[发明专利]用于粒子测试的装置和方法

说明书

一种粒子测试装置(100)，所述粒子测试装置被配置用于研究流体介质中的粒子，所述粒子测试装置包括：波导器件(10)，所述波导器件包括中空光学波导(11)，所述中空光学波导具有输入端(12)和输出端(13)；辐照器件(20)，所述辐照器件包括激光源(21)，所述激光源被布置用于在所述光学波导(11)的所述输入端(12)处光学地捕获至少一个粒子，并将所述粒子穿过所述光学波导(11)朝向其输出端(13)推进；以及测量器件(30)，所述测量器件被布置用于感测所述光学波导(11)中的所述至少一个粒子，其中所述测量器件(30)被布置用于测量所述光学波导(11)的光学传输。此外，描述了一种粒子测试装置。

技术领域

本发明涉及一种粒子测试装置，该粒子测试装置用于研究流体介质(例如，气体或液体环境)中的粒子，特别是采用对中空气体或液体填充光学波导中推进的粒子的检测。此外，本发明涉及一种用于研究流体介质中的粒子的粒子测试方法。本发明的应用适用于例如环境或材料研究领域或监测化学或物理过程。

背景技术

在本说明书中，参考以下说明了本发明的技术背景的现有技术，以及相关技术：

[1]R.S.Gao等人，《气溶胶科学与技术》47，137–145(2013)；

[2]Met One仪器公司：

https://metone.com/indoor-controlled-environments/controlled-environments/model-804-handheld-particle-counter/；

[3]X.-C.Yu等人，《光：科学与应用》7，18003(2018)；

[4]S.Unterkofler等人，《生物光子学杂志》1，10(2012)；

[5]O.A.Schmidt等人，《光学会期刊》37，91(2012)；

[6]F.Benabid等人，《光学会快报》10，1195(2002)；

[7]EP 2 835 674 A1；

[8]WO 2006/110749 A3；

[9]US 8 552 363 B2；以及

[10]US 2009/0175586 A1。

众所周知，由于技术过程(特别是交通)产生的细粉尘和其他粒子等污染物对环境的污染日益严重，因此越来越需要检测和研究空气中(例如，大气中)的粒子。此外，对检测局部环境中(例如，封闭的房间或反应容器中)的粒子也有兴趣。广泛的粒子感测方法是已知的，包括光学测量，其中基于与光的相互作用来检测粒子。

图6(现有技术)示意性地示出已知光学测量的两个示例，包括基于自由空间散射的检测和基于波导散射的检测。基于自由空间散射的检测(图6A，见例如[1])采用布置在样品室中的探针激光器20'和光电探测器30'的组合。穿过探针激光器20'和光电探测器30'之间的激光束路径10'的粒子1'部分地散射激光束，从而可以计算空气中的粒子数。

尽管图6A的系统已经完善且可商购获得[2]，但自由空间配置可能存在以下缺点。首先，大小相同的粒子可以在轮廓上的不同位置穿过探测激光器20(通常具有高斯强度轮廓)的激光束，造成不同数量的散射光。因此，这种方法只能计算粒子数，而不能精确确定粒子大小。此外，需要通过仔细对准的气体射流将粒子送入样品室，以确保与激光束重叠。任何导致粒子1'穿过激光束路径10'的通过点发生偏差的不对准都会增加测量的不确定性。