CN108139301B - 用于气态流体采样的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种探测器入口，该探测器入口用于向用于探测关注的物质的分析装置提供样品，所述探测器入口包括：集气室，所述集气室用于允许气态流体流通过，所述集气室包括采样容积；采样入口，所述采样入口设置在所述集气室中，并且所述采样入口设置为从所述采样容积收集所述气态流体的样品并将所述样品提供到所述分析装置，其中所述流体携带有颗粒物；以及流体引导部，所述流体引导部设置为产生围绕环绕所述采样入口的所述集气室的所述气态流体的循环流，以改变由所述流体携带的颗粒物的空间分布，从而增加携带的所述颗粒物经过所述采样入口而不进入所述采样容积的相对比例。

Description

用于气态流体采样的装置和方法

本发明涉及探测方法和装置，更具体地涉及用于获得用于探测器的样品的方法和装置，更加具体地涉及用于获得其中存在颗粒物的蒸汽样品的方法和装置，这些方法和装置可以在光谱测定法例如离子迁移谱以及质谱分析法中找到具体的应用。

一些探测器通过将流体流(例如空气)“吸入”探测器入口中并使用分析装置对该空气采样以探测关注的物质(substance of interest)来操作。通过使用采样入口例如针孔、毛细管或薄膜入口，空气的吸入流可以从探测器入口采样。

通常，例如军队和安保人员需要手持的或便携的设备。这些人员频繁地在存在大量灰尘、砂砾和其他颗粒物的不利环境下作业。这样的颗粒物会阻塞采样入口，或损坏探测器。在某些情况下，空气流携带的颗粒物可能包括使探测器敏感的物质。如果这些物质积累在探测器中或其入口中，它们将污染探测器，并导致恢复时间问题。

本发明的各方面和实施方式意在处理相关的技术问题。

现在仅通过示例的方式，参考以下附图说明本发明，其中：

图1a显示了探测器入口的示意图；

图1b显示了沿图1a中‘A’线的颗粒物的空间分布；

图1c显示了探测器入口的示意图；

图2显示了图1a的探测器的截面图；

图3a显示了具有圆柱形流动通道的探测器入口的示意图；

图3b显示了沿图3a中‘B’线的颗粒物的空间分布；

图4显示了图3a的探测器入口在图3b的‘B’线处的截面图；

图5显示了具有图1a的探测器入口的探测器的实施例；

图6显示了具有图3a的探测器入口的探测器的实施例；

图7显示了具有图1a的探测器入口的探测器的另一实施例；

图8显示了具有图3a的探测器入口的探测器的另一实施例。

在附图中，相似的参考数字用于指示相似的元件。

本发明的实施方式涉及用于向用于探测关注的样品的分析装置提供样品的探测器入口。这样的探测器可以通过首先吸入气态流体流(例如携带颗粒物的空气、蒸汽和气溶胶)来获得样品。样品可以随后从气态流体流中取走。例如，可以使用针孔入口取走这些样品并将它们提供到探测器中，以使得关注的物质能够被探测。

在这样的吸入流中夹带的颗粒物可以沿吸入流空间地均匀地分布。这样的颗粒物的存在可以导致探测器的污染或采样入口的堵塞。本发明的实施方式意在能够进行蒸汽的采样而禁止颗粒物进入或阻塞采样入口。这可以通过引入环绕(例如，围绕)可以获取样品(例如通过探测器的采样入口)的区域的循环流(circulatory flow)实现。相当数量的颗粒物在这个区域消耗，因为本来在空间中的大量均匀分布被这种循环流的离心作用改变了。

本发明解释了多种可以实现这种效果的方式。图1a显示了设置为以这种方式操作的探测器入口。

图1a显示了探测器入口1，该探测器入口1包括流动入口2、流动出口4以及集气室11。集气室11包括具有内表面12的壁8。采样入口14(例如针孔)设置为从所述集气室中的采样容积(sampling volume)10中获得样品。图2显示了图1a的探测器入口1的截面图。从图2中可以看出，所述采样入口可以设置为从集气室11的中心区域收集气态流体的样品。例如，在图1中所述集气室作为平面图观察，吸入流的路径对齐于该图的平面。在该视图中，集气室11具有圆滑形状(rounded shape)，例如，它是圆形的。采样入口可以设置在圆滑形状的集气室的中部或设置在圆滑形状的集气室的中部附近。

流动入口2和出口4都可以包括导管，导管可以为例如切成片状材料并封装的通道，或者例如为管道或管。图1中所示的所述流动入口和所述流动出口排列在不同方向上。流动入口2和流动出口4均连接于集气室11，因此，集气室位于穿过探测器入口1的流体路径的弯曲处。在集气室11处，当气态流体从流动入口2穿过集气室11向流动出口4流动时，气态流体的流动经历方向上的改变。

集气室11包括通过壁8的内表面12限定的内部容积。如图所示，壁8的表面12可以是弯曲的，例如，壁8的内表面12的曲率可以设置为在吸入流的路径中提供从流动入口2到流动出口4的弯曲。如图2中所示，所述集气室的流量截面大于流入口2的流量截面。在本文中，流量截面指的是垂直于气态流体流动方向的区域。例如，集气室11可以提供流动入口2会合集气室11处的流动路径的扩宽。这可以减慢气态流体在进入集气室11时的流动。如图2所示，流动出口4显示在平面中为具有大于流动入口4的流量截面。这是为从所述集气室在流动出口4流出的气态流体提供更慢流动速度的一种方法。在所述出口提供更慢流动速度可以改善围绕集气室的循环流的产生。

如以上解释，流动入口2设置为引导气态流体进入集气室11。集气室11包括第一流动路径和第二流动路径，所述第一流动路径围绕通过集气室11提供的弯曲处的外侧并经过采样入口的一侧，所述第二流动路径围绕弯曲处的内侧并经过采样入口的另一侧。因此，通过将采样入口定位在集气室11的中部内或定位在集气室11的中部附近，可以引发围绕采样入口14的流体的循环流。这种循环流可以改变通过流体携带的颗粒物的空间分布，以增加携带的颗粒物经过采样入口14而不进入采样容积10的的相对比例，其中采样入口14从采样容积10中获得样品。流动出口4可以设置为使得气态流体的流动以低于通过流动入口2进入的速度离开集气室11。例如，流动出口4可以具有更宽的流动截面以使得流动通过出口4的气态流体的体积流动速率与通过入口2的体积流动速率相同，但具有更低的线速度。这可以在所述弯曲处的内侧上增加气态流体流动返回经过采样入口的趋势。例如，在这样的实施方式中，流体可以流动进入集气室11，流体随后围绕采样入口的一侧弯曲，流体通过在流动出口4处的慢速流动流体被禁止完全地进入流动出口4，并且通过在所述采样入口14的另一侧流动返回经过所述采样入口而至少部分地在集气室中再循环。

在图1a的装置的操作中，气态流体流被吸入并从流动入口2穿过集气室11而到达流动出口4。集气室11为这股吸入气态流体提供方向改变，例如，从流动入口2的流动方向的弯曲。该弯曲的外侧通过向内弯曲的所述集气室的壁8提供。这改变了吸入流体的流动方向，并使得该流体在流动通过集气室11时围绕所述采样入口弯曲。在流体到达流动出口4时，一些气态流体通过出口4离开集气室11，然而一些流动经过流动出口4并保持在集气室11中，因此在流动中以涡流的方式被引导回来经过所述采样入口的另一侧，即位于弯曲13的内侧。当已经流动返回经过所述采样入口的流体再次返回到流动入口2时，该回流可以随后加入到后续在流动入口2处到达集气室11中的流体中。这种相同的循环再次开始，并且这种再加入的流体的其中一些再次循环，同时一些通过出口4离开。因此，对于至少部分的气态流体的流，相比于沿恒定截面的直管流动的相同的流，本实施方式可以增加围绕所述采样入口的气态流体的停留时间。

至少一部分的流体因此可以在通过流动出口4离开所述集气室之前围绕所述集气室沿围绕所述采样入口的例如至少部分为圆形的弯曲的流动路径流动。在图2中可以看出，这种循环流围绕旋转轴线循环，该旋转轴线横向于(例如垂直于)通过入口2和出口4的气态流体的主体流动方向(bulk flow direction)。

这种循环流可以提供围绕所述采样入口的离心作用，该离心作用倾向于使得由流体携带的颗粒物朝向集气室的壁(例如远离所述采样入口)移动。这提供了朝向所述循环流的旋转轴线的区域，相比于气态流体流的其他区域例如更靠近集气室11的所述壁的流体流的区域，在所述区域中气态流体中的颗粒物的比例耗尽。然而，由流体携带的蒸汽仍然是自由的，以围绕集气室11分散并进入耗尽的区域。本发明的方法因此包括从该耗尽的区域收集气态流体的样本以降低可能堵塞采样入口或通过该入口进入并污染探测器的颗粒物的数量。

沿线A的颗粒物分布和采样容积10显示在图1b的图中。如图1b中所示，颗粒物的数量(例如，每单位体积的数量)根据与所述壁的表面12的距离而减少。例如，颗粒物的数量朝向采样容积10并远离弯曲13的内侧而变少。如上所述，所述离心作用使得颗粒物朝向所述集气室的所述壁移动，并且这种移动使得颗粒物的数量随着离开所述壁朝向采样容积的距离而改变。图1b中所示的颗粒物的分布显示了在弯曲13的内侧和采样容积10之间的区域中的颗粒物相比于所述壁的表面12和采样容积10之间的区域具有更小数量。不希望受任意具体理论的限制，可以相信的是，所述壁的表面12和采样容积10之间的区域中的流体的一部分进入弯曲13的内侧和采样容积10之间的区域中，因此弯曲13的内侧和采样容积10之间的流体可以经历更大的离心作用并因而包括更少的颗粒物。然而，可以理解的是，这样的分布仅是个示例。

可以选择所述壁的曲率以降低探测器入口1的内表面上的颗粒物的碰撞作用。例如，所述壁的曲率半径在所述壁的不同部分处不同，以提供用于流体流的平滑路径。例如，所述壁的邻近流动入口2的第一部分和所述壁的邻近所述流动出口4的第二部分相比于所述壁的将所述第一部分连接于所述第二部分的部分均具有更大的曲率半径。曲率半径的变化使得吸入气态流体沿流动方向的逐渐变化。这可以降低由气态流体携带的颗粒物和气溶胶撞击并积累于所述集气室的壁上的趋势。

图1c显示了探测器入口的一种实施例，例如以上参考图1a讨论的探测器入口。然而，在图1c中，流动入口2在相同方向上对齐于流动出口4。然而，流动出口4从流动入口2偏移。对于图1c所示的实施例，流动出口4与所述流动入口横向地间隔，例如，流动出口4与所述流入口在横向于流体流动方向的方向上间隔。在该实施例中，在通过流动出口4沿平行于流入口2的方向离开所述集气室之前，至少部分的流体可以围绕所述采样入口绕所述集气室沿圆圈流动。在图1c中显示的实施例中，流动出口4定位在集气室8的与流动入口2相对的一侧。气态流体因此可以沿着与流体从流入口2流动进入所述集气室时相同的方向通过流动出口4流出所述集气室。然而，在其他的实施方式中，流动出口2也可以定位在集气室8的与流动入口2相同的一侧。例如，所述集气室可以定位在U形弯曲的转弯处。这些以及其他实施例提供了围绕横向于气态流体的流动方向的轴线旋转的循环流。

还可以提供探测器入口的其他结构。所述集气室中的流体的循环流可以围绕对齐于流动方向的轴线循环。例如，所述集气室可以包括设置为流体可以沿其分布的导管或流动通道32，例如圆筒。在这样的结构中，循环流的旋转轴线可以对齐于所述流动通道的纵向轴线。图3a中显示了一个这样的实施例。

在图3a显示的实施例中，所述探测器入口包括设置为提供围绕平行于气态流体的流动方向的轴线旋转的循环流的流动通道32。如以上所解释的，这种循环流可以为流体中的颗粒物空间分布提供变化，从而靠近所述流动通道的壁的流体携带相对更多的颗粒物。颗粒物的数量也根据与流动通道的壁的间隔而减少。

更具体的，图3a显示了具有流动通道32、流动入口29、第一流动出口28和第二流动出口30的探测器入口。流动通道32包括壁33、以翅片22的形式设置在流动通道32的壁33的内表面上的流体引导部、采样容积24和采样入口14。图4显示了图3a的流动通道32沿图3a中标记为B的线的截面图。

在图3a和图4显示的实施例中，流动通道32包括导管，例如切成片状材料并封装的管道或者管。流动通道32限定了主体流动方向。流动入口29可以包括该流动通道32的一部分。第一流动出口28和第二流动出口30与流动入口29沿流动通道32分离并且从主干沿远离所述主干的轴线的方向延伸。例如，流动出口28、30可以从流动通道32形成分支。例如，流动出口28、30可以设置为与流动通道32成角度。流动出口28、30显示为设置为横向于(例如，垂直于)流动通道32，但在一些实施方式中，它们可以至少部分地对齐于流动通道32的方向。例如，所述流动通道和流动出口28、30可以设置为Y形。在图3a显示的实施例中，第一流动出口28和第二流动出口30从所述主干沿不同方向延伸，例如第一流动出口28可以设置为承载沿着与第二流动出口30承载的流体相反方向的气态流体流。

在图3a中，流体探测器包括从流动通道32的内壁33延伸的一个或多个翅片(fin)22。翅片22可以对齐于螺旋路径(以围绕并沿着流动通道32的螺纹的方式)。作为流动引导部，翅片位于穿过所述流动通道的至少部分流动流体的路径中。在显示的实施例中，所述流体引导部为连接于流动通道32的壁的两个翅片22的形式。也可以使用单个翅片或更多个翅片。如果翅片22包括对齐于沿着所述流动通道的螺旋路径的至少部分的薄的、伸长的结构，翅片22不需要是连续的。翅片可以沿着螺旋轴线对齐于流动通道32的螺旋路径通过所述流动通道的内壁承载，例如，所述螺旋路径可以与流动通道32共轴。翅片22可以固定于流动通道32的壁33，例如，流动通道32与翅片22一体成型。所述翅片可以从流动通道32的壁33延伸至少10微米。

流动通道32设置为接收来自流动入口29的样品。位于流动通道32的壁33的内表面上的翅片22设置为改变流体的流动方向，从而流体伴随具有与流动通道32中的主体流动方向对齐的旋转轴线的循环流20一起流动。采样入口14设置为从采样容积24获得样品，例如如图3a中所示，所述采样入口可以定位在所述采样容积的中心。图4显示了图3a的流动通道32的截面图。图4显示了与流动通道32共轴且被流体流20包围的采样容积。流体路径20在图3a和图4中用随着壁33的内表面并通过翅片22沿逆时针方向引导的流体的循环流显示。

在操作中，所述气态流体通过流动入口29被吸入穿过流动通道32并从第一流动出口28和第二流动出口30排出。从流动通道32的内壁33延伸的流体引导部改变穿过所述流动通道的气态流体的流动方向。随着流体沿所述流动通道移动，方向的改变向所述流体提供了旋转，从而流体的流动围绕所述流动通道的轴线，例如以枪筒的膛线引起子弹沿筒的循环动作的方式。所述气态流体继续围绕所述流动通道的轴线旋转，同时朝向第一流动出口28和第二流动出口30移动。随后所述气态流体通过第一流动出口28和第二流动出口30离开所述流动通道。

图3a和图4中显示的循环流体流动路径20为具有对应于沿所述流动通道的流动方向的轴线的螺旋流动路径。所述流动路径可以通过设置翅片22来提供。在图3a和图4所示的结构中，翅片22设置在流动通道的表面上，其中所述翅片定向为形成螺旋路径，该螺旋路径具有与所述流动通道的轴线共轴的轴线。因此，所述流体沿着流动通道32跟随翅片22的定向沿螺旋路径被引导。在图3a和图4所示的实施例中，所述翅片相对于所述流体流沿逆时针螺旋设置，从而当流体沿所述流动通道流动时，流体翅片使所述流体沿逆时针方向旋转。

所述流动通道中的流体的循环流可以改变通过所述流体携带的颗粒物的空间分布。如上所述，在所述循环流的离心作用下，使得所述颗粒物朝向流动通道33的壁移动，所述循环流可以增加携带的颗粒物经过采样入口14而不进入采样容积24的相对比例。颗粒物朝向所述壁的移动导致在所述采样容积中更低的颗粒物的比例，从而具有更高的蒸汽比例。

在图3a所示的实施例中，流体的循环流的性质通过翅片22的设置确定。例如，对于流动通道32的给定长度，流体围绕流动通道32的轴线的次数通过翅片22在流动通道32的壁33上的位置决定。当气态流体沿所述流动通道的长度移动时，沿流动通道的长度具有更大旋转数量的翅片设置(例如翅片沿螺距较小的螺旋设置)可以使得流体围绕流动通道的轴线的循环更多圈数。

沿线B的颗粒物分布和采样容积24显示在图3b中的图中。如图3b中所示，颗粒物的数量从所述流动通道的壁33向所述采样入口减少。如上所述，所述离心作用使得颗粒物朝向壁33移动，这降低了朝向流动通道32的轴线定位的采样容积24中的颗粒物的数量。

采样入口14可以连接于探测器入口1并适于从围绕采样入口14的采样容积10、24收集流体的样品。在此处说明的实施方式中，用于从气态流体流中取得样品的采样入口可以包括针孔入口。采样器(未显示)设置为通过采样入口14吸取小于采样容积10、24的选择量的流体，以向分析装置提供样品。所述采样器可以包括设置为从采样容积10、24经过采样入口向分析装置中输送蒸汽的电子机械致动器(例如螺线管驱动致动器)和/或机械泵。

图5显示了通过采样入口14连接于探测器入口1的探测器48，图6显示了通过采样入口14连接于探测器入口3的探测器48。探测器48包括设置为通过所述采样入口获得流体的样品的采样器52和分析装置53。

分析装置53设置为分析从所述采样入口接收的样品，例如用于确定所述样品中一个或更多的关注的化学物质。图5和图6中显示的分析装置53包括质谱仪。质谱仪可以包括设置为在蒸汽样品上实施质谱分析的离子发生器、离子加速器、光束聚焦器、磁体以及法拉第收集器。

如图所示，控制器50连接为控制所述分析装置、流体提供器以及采样器52。控制器50可以包括处理器和用于存储探测器48的操作指令的存储器。

图7和图8显示了探测器68，其中，所述分析装置包括离子迁移率谱仪72，但是探测器68除此之外与图5和图6中显示的装置相同。图7的离子迁移率谱仪72通过采样入口14连接于探测器入口1。采样器52设置为获取经过采样入口14的流体的样品并将其提供到离子迁移率谱仪72。如图5和图6的实施例中，控制器50可以包括处理器和用于存储探测器68的操作指令的存储器。另外如图5和图6的实施例中，采样器52可以包括设置为从采样容积10、24(如图1a、图1b、图1c、图2、图3a、图3b和图4中所示)经过采样入口14向分析装置中输送蒸汽的电子机械致动器(例如螺线管驱动致动器)和/或机械泵。

门电极(gate electrode)76可以将反应区域58从漂移室(drift chamber)62分离。门电极76可以包括至少两个电极的组件，该组件可以设置为提供Bradbury-Nielsen门(Bradbury-Nielsen gate)。漂移室62可以包括用于探测离子的、从栅电极76朝向漂移室62的相对端的收集器77。所述漂移室还包括漂移空气入口74以及漂移空气出口60，漂移空气出口60设置为提供沿漂移室62从离子收集器77朝向门76的漂移空气流。采样器52可以通过控制器50操作以通过采样入口14从采样容积10、24(如图1a、图1b、图1c、图2、图3a、图3b和图4中所示)获得流体。采样器52还可以操作为将获得的样品提供到光谱仪68的反应区域中。图7和图8中显示的反应区域包括用于电离样品的电离器56。电离器56可以包括电晕放电电离器。漂移室62可以包括用于沿漂移室62施加电场以使离子克服漂移空气流而朝向收集器77移动的漂移电极64、70。虽然图7和图8的装置显示为包括两个漂移电极64、70、一些实施方式可以包括多于两个的漂移电极。

如上所解释的，本发明的探测器入口在可能在灰尘和污染物很普遍的不利环境中使用的便携式设备中获得具体应用。这些探测器入口可以与多种分析装置一起使用，例如图5和图6中的质谱仪以及图7和图8中的离子迁移率谱仪、其他种类的分析器、光谱仪和/或色谱分析装置。另外，探测器入口1、3可以具有不同的结构。

在以上所述的一些实施例中，流体引导部包括单个的流动入口和单个的流动出口。在其他的实施例中，流体引导部可以包括多于一个的流动入口和多于一个的流动出口。在一个实施例中，所述流体引导部包括多于所述流动入口的流动出口。可以选择这些入口和出口的流动截面，使得所述流动出口的总流动截面大于一个(或多个)所述流动入口的总流动截面。

在以上所示的实施例中，流体引导部1的表面引导流体的流动以在流体中引起循环流。流体引导部1还可以包括额外的流体路径，该额外的流体路径设置为向所述流中引导额外的气态流体以产生循环流。所述额外的流体路径可以包括一个或更多个流体喷嘴，所述流体喷嘴设置为将流体引入所述流体引导部中以改变流体的流动路径，从而产生所述气态流体的循环流。

在图3a和图4中所示的实施例中，所述翅片以螺旋结构设置在所述流动通道的壁上，从而所述流体的流动是沿所述流动通道的螺旋路径。所述翅片可以以不同于螺旋样式(pattern)的样式设置在所述表面上，以沿所述流动通道以不是螺旋的路径引入流体的循环动作，例如，所述翅片可以是至少部分地渐缩的，例如渐缩为圆锥形的螺旋(spiral)。所述翅片设置为引导所述流体沿逆时针螺旋路径，所述翅片还可以沿顺时针螺旋样式设置，从而所述流体沿顺时针螺旋路径流动。

在图3a和图4中所示的实施例中，所述翅片设置在流动通道32的壁上。所述螺旋样式可以具有沿所述螺旋的长度的相同的螺距。所述螺旋可以沿所述流动通道的至少一部分延伸，例如沿所述流动通道的全部延伸。螺旋的所述翅片的螺距可以沿所述流动通道的长度变化，例如所述翅片的螺距可以沿所述流动通道的一部分减小，从而对于所述流动通道的给定长度，循环流使得流体围绕所述流动通道的轴线经历更多的旋转。

在图3a和图4中所示的实施例中，所述流体引导部包括从流动通道32的壁33延伸的翅片。所述流体引导部还可以包括位于流动通道32的壁33中的槽，以沿循环路径引导所述流体，例如所述槽可以是位于流动通道32的壁33上的凹凸不平(indented)的区域，例如以螺母中的螺纹的形式。

在图3a和图4中所示的实施例中，所述翅片从流动通道32的壁33延伸。所述翅片还可以从所述流动通道的另一部分延伸，例如所述翅片可以从所述流动入口和/或所述流动出口延伸到所述流动通道中。

在图3a和图4中所示的实施例中，第一流动出口28和第二流动出口30横向于流动通道32定位。流动出口28和/或第二流动出口30还可以至少部分地对齐于流动方向，例如流动出口28和/或第二流动出口30可以相对于所述流动通道以45度定向。

在图3a和图4中所示的实施例中，所述流动通道可以小于20mm宽。例如，所述流动通道可以小于10mm宽，例如小于5mm，例如小于2mm，例如小于1.5mm，例如小于1mm，例如小于0.75mm，例如小于0.5mm，例小于0.4mm，例如小于0.3mm，例如小于0.2mm，例如小于0.1mm。

在图3a和图4中所示的实施例中，所述流动通道可以至少10微米宽，例如至少0.1mm宽。例如所述流动通道可以至少0.2mm宽，例如至少0.3mm宽，例如至少0.4mm宽，例如至少0.5mm宽，例如至少0.75mm宽，例如至少1mm宽，例如至少1.5mm宽，例如至少2mm宽，例如至少5mm宽。

所述探测器入口还可以包括使气态流体围绕所述循环流移动的移动器。所述移动器可以设置为围绕所述流动通道的壁或集气室的内表面吹送额外的气态流体，例如喷射流。

所述探测器入口还可以包括用于加热集气室中的气态流体的加热器。所述加热器可以设置为加热流体流，例如加热所述气态流体以蒸发通过该流体携带的气溶胶。在一个实施例中，所述加热器位于所述流动入口、流动通道和/或所述集气室中。所述加热器可以包括电阻加热器例如灯丝加热器，例如薄膜加热器。加热器的实施例还包括红外光源。

在图1a和图3中显示的实施例中，所述流动入口具有小于所述流动出口的流动截面面积。所述流动入口还可以具有与所述流动出口相同的流动截面。在一些实施例中，所述流动入口可以具有大于所述流动出口的流动截面。

在图1a和图3中显示的实施例中，所述循环流围绕横向于主体流动方向的旋转轴线循环。所述循环流还可以围绕沿着不是横向于主体流动方向的方向的旋转轴线循环，例如旋转轴线对齐于主体流动方向。

此处所述探测器入口显示为导管的结构，例如软管或管。然而，如以上所看到的，它们也可以通过被切为片状材料并随后封装的通道和集气室设置。在这样的实施方式中，本文所述的流动通道和入口可以不具有圆形截面。

应当理解的是，在本发明的任意方面中说明和限定的不同特征的具体组合可以独立地实施和/或提供和/或使用。在本发明的上下文中，其他实施例和变形对于本领域技术人员来说将是明显的。

Claims (34)

1.一种探测器入口，该探测器入口用于向用于探测关注的物质的分析装置提供样品，所述探测器入口包括：

集气室，所述集气室用于允许包括关注物质的气态流体流通过，所述集气室包括采样容积；

采样入口，所述采样入口设置在所述集气室中，其中所述采样入口包括针孔入口，所述针孔入口设置为从所述采样容积收集所述包括关注物质的气态流体的样品并将所述样品提供到所述分析装置，其中包括关注物质的所述流体携带有颗粒物；以及

流体引导部，所述流体引导部设置为产生围绕环绕所述采样入口的所述集气室的所述包括关注物质的气态流体的循环流，以改变由所述包括关注物质的气态流体携带的颗粒物的空间分布，从而增加携带的所述颗粒物的经过所述采样入口到达流体出口而不进入所述采样容积的相对比例。

2.根据权利要求1所述的探测器入口，其中，所述集气室设置为沿流动方向引导所述流体流，从而所述循环流围绕横向于所述流动方向的旋转轴线循环。

3.根据权利要求2所述的探测器入口，其中，所述流体引导部包括到达所述集气室的流动入口和来自所述集气室的流动出口，其中，所述流动出口排列为沿着横向于从所述入口进入所述集气室的流动方向的方向承载流体。

4.根据权利要求3所述的探测器入口，其中，所述流动入口具有小于所述流动出口的截面。

5.根据以上权利要求中任意一项所述的探测器入口，其中，所述流体引导部包括所述集气室的弯曲壁，所述弯曲壁设置为使得所述循环流跟随所述集气室的所述弯曲壁的内表面。

6.根据权利要求5所述的探测器入口，其中，改变由所述流携带的颗粒物的空间分布包括根据与所述集气室的所述弯曲壁的距离降低由所述流携带的颗粒物的相对比例。

7.根据权利要求1所述的探测器入口，其中，所述集气室设置为沿流动方向引导所述气态流体流，并且所述集气室设置为使得所述循环流围绕对齐于所述流动方向的旋转轴线循环。

8.根据权利要求7所述的探测器入口，其中，所述集气室包括圆筒，并且所述旋转轴线对齐于所述圆筒的纵向轴线。

9.根据权利要求7或8所述的探测器入口，其中，所述流体引导部包括到达所述集气室的流动入口和来自所述集气室的流动出口，并且所述流动入口和所述流动出口在所述流动方向上间隔开。

10.根据权利要求1-4、7或8中任意一项所述的探测器入口，其中，所述流体引导部包括与所述集气室中的螺旋路径对齐的结构。

11.根据权利要求10所述的探测器入口，其中，所述结构包括翅片或位于所述集气室的壁中的槽。

12.根据权利要求1-4、7或8中任意一项所述的探测器入口，其中，所述流体引导部包括移动器，该移动器设置为使气态流体围绕所述循环流移动。

13.根据权利要求12所述的探测器入口，其中，所述移动器设置为围绕所述集气室的壁的内表面吹送气态流体的射流。

14.根据权利要求1-4、7或8中任意一项所述的探测器入口，所述探测器入口还包括用于加热流动通道中的气态流体的加热器。

15.根据权利要求1-4、7或8中任意一项所述的探测器入口，所述探测器入口还包括设置为向所述流中引导额外的气态流体以产生所述循环流的额外的流体路径。

16.一种探测器装置，该探测器装置包括用于探测关注的物质的分析装置以及根据以上权利要求中任意一项所述的探测器入口，该探测器入口设置为向所述分析装置提供气态流体的样品。

17.一种探测器入口，该探测器入口用于向用于探测关注的物质的分析装置提供样品，所述探测器入口包括：

流动通道，所述流动通道用于沿流动方向承载吸入的包括关注物质的气态流体流；

流体引导部，所述流体引导部设置为产生围绕所述流动通道的所述包括关注物质的气态流体的循环流，其中，所述循环流具有与所述流动方向对齐的旋转轴线，从而改变由所述流体携带的颗粒物的空间分布；以及

采样入口，所述采样入口包括适于从由所述循环流环绕的采样容积收集所述包括关注物质的气态流体的样品的针孔。

18.根据权利要求17所述的探测器入口，其中，所述流体引导部包括设置为改变气态流体的流动方向以产生所述循环流的表面。

19.根据权利要求18所述的探测器入口，其中所述表面包括槽或翅片。

20.根据权利要求17-19中任意一项所述的探测器入口，其中，所述流体引导部包括设置为向吸入流中送入额外的气态流体流以产生所述循环流的额外的流体路径。

21.根据权利要求17-19中任意一项所述的探测器入口，其中，所述流体引导部包括到达所述流动通道的流动入口和来自所述流动通道的流动出口，并且所述流动入口和所述流动出口沿所述循环流的所述旋转轴线的方向间隔开。

22.根据权利要求21所述的探测器入口，其中，所述流动出口包括第一流动出口和第二流动出口，并且所述采样入口设置在所述第一流动出口和所述第二流动出口之间。

23.根据权利要求22所述的探测器入口，其中，所述第一流动出口和所述第二流动出口至少部分地对齐于所述流动方向。

24.一种探测关注的物质的方法，所述方法包括：

提供沿流动通道的包括关注物质的气态流体流，所述流动通道沿流动方向设置，所述流动通道包括采样容积；

通过流体引导部引发围绕所述流动通道的所述包括关注物质的气态流体的循环流，所述流体引导部布置为提供所述气态流体流的所述循环流，

从所述采样容积通过包括针孔的采样入口获得所述气态流体的样品，其中所述循环流环绕所述采样容积，

并且向用于探测所述关注的物质的探测器提供所述样品。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述流动通道包括具有弯曲壁的集气室，所述气态流体的循环流跟随所述弯曲壁的内表面。

26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述循环流改变所述流携带的颗粒物的空间分布，从而围绕所述集气室的所述流携带的颗粒物的相对比例根据与所述集气室的弯曲壁的距离而降低。

27.根据权利要求25或26所述的方法，其中，所述弯曲壁沿流动方向引导气态流体流，并且所述循环流围绕与所述流动方向对齐的旋转轴线循环。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述集气室包括圆筒，并且所述旋转轴线对齐于所述圆筒的纵向轴线。

29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述气态流体流从流动入口向流动出口流动，并且所述流动入口和所述流动出口沿所述圆筒的纵向轴线的方向间隔开。

30.根据权利要求24所述的方法，其中，所述流体流沿流动方向流动，并且所述循环流围绕横向于所述流动方向的旋转轴线循环。

31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述流体流从流动入口向流动出口流动，并且所述流动出口在横向于来自所述流动入口的流动方向的方向上承载所述流。

32.根据权利要求31所述的方法，所述流动入口中的所述流体流比所述流动出口中的所述流体流更快。

33.根据权利要求25或26所述的方法，所述方法还包括加热所述流动通道中的样品。

34.根据权利要求25或26所述的方法，所述方法还包括向所述流动通道路径中提供额外的气态流体流以产生所述循环流。

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