JP2016530511A - エアロゾルを検出するための方法及び携帯型イオン移動度分光計 - Google Patents

Abstract

本発明は、エアロゾルを検出するための携帯型のイオン移動度分光測定装置（１）、及び、当該装置の使用方法に関する。装置は、イオン移動度分光測定計（３）と、当該装置（１）に電力を供給するために当該装置に搭載される携帯型電源（５）と、分光測定計（３）による試験対象となる空気の流れを収集するためのインレット（７）と、試験対象となる空気を加熱して当該空気により運ばれたエアロゾルを蒸発させるように構成されたヒータ（４）と、加熱された空気から試料を取得するよう分光測定計（３）を制御するように構成されたコントローラ（２）とを有する。コントローラは、加熱された空気からの試料の取得に先立って、ヒータ（４）からの熱出力を、選択された時間の間、増加させるように構成されている。

Description

本開示は、分光測定法及び分光測定装置、さらに詳細に言えば、イオン移動度分光測定並びに分光測定をエアロゾルに適用するための方法及び装置に関するものである。

イオン移動度分光測定計には、空気流の「吸入」により動作し、その空気を試料収集して対象物質を検出するタイプのものがある。多くの場合、イオン移動度分光測定計は、ガス（気体）又は蒸気の試料をイオン化し、その結果生じたイオンを分析することにより機能する。イオン移動度分光測定計を軍従事者又は警備従事者が使用できるように、ハンディタイプ又は携帯型のデバイスが使用されている。一般的には、こうしたデバイスは電池で動くため、電池寿命を延ばすことが好ましい。

いくつかの分析装置や特定のいくつかのイオン移動度分光測定計は、蒸気及びガスの分析に適している。

対象物質には、エアロゾルが含まれ得る。蒸気又はガスとは対照的に、エアロゾルはガス中に浮遊する固体又は液体の細粒子から成る。物質の蒸気圧が低いと、エアロゾル中の当該物質の粒子をイオン移動度分光測定計で検出することが不可能な場合もある。

ここで、添付の図面を参照しながら本開示の実施形態について説明する。ただし、これらは例示にすぎない。
分光測定計のインレットの空気を加熱するように配されたヒータを有する携帯型分光測定装置を示す概略断面図である。 空気を捕集及び加熱することが可能なチャンバを有する携帯型分光測定装置を示す概略断面図である。 イオン移動度分光測定計の反応領域において空気試料を加熱することが可能な別の装置を示す概略断面図である。 分光測定装置の動作方法を示す図である。

本開示は、分光測定計に吸入された空気試料を加熱して、当該空気試料により運ばれたエアロゾルを蒸発させた後、試料をイオン化して分析するように構成された分光測定計を提供する。吸入された空気試料は、分光測定計のインレット、試料がイオン化される反応領域、又は、試料が反応領域を通過する前に分光測定計のチャンバで加熱することができる。本開示の実施形態は、感度を向上するための分光測定計の動作に対する加熱のタイミング制御に関するものである。

図１は装置１を示し、装置１は、分光測定計３と、装置に電力を供給する携帯型電源５と、インレット７と、インレット７を通じて空気流を引き出すエアムーバー６とを有する。図１の例では、装置１は、試験対象の空気を加熱するように構成されたヒータ４と、エアムーバー６を制御するように構成されたコントローラ２と、分光測定計３と、ヒータ４とを有する。

インレット７は、分光測定計３により試料収集される空気流が流れることが可能な通路を有する。図１に示されている例では、ヒータ４は、導電性ワイヤのヒータから成り、分光測定計に向かって流れる空気がヒータ４を通過するようにインレット７内に配されている。図示されているように、ヒータ４は、コントローラ２に、電源５から供給される電力を受け取ることができるように接続されている。このため、コントローラ２はヒータ４の動作を制御することができる。

図１では、分光測定計３は、イオン移動度分光測定計から成る。イオン移動度分光測定計は、試料採取口９によりインレット７に接続されており、試料をイオン化することが可能な反応領域１１を有する。試料採取口９は、インレットから分光測定計に試料を取得するために機能し得る。試料採取口のいくつかの例として、「ピンホール」孔及び薄膜が挙げられる。

ゲート電極１３により、ドリフトチャンバ１５から反応領域１１を隔離することができる。ドリフトチャンバ１５は、当該ドリフトチャンバ１５のゲート電極１３とは逆の端部方向に検出部１７を有する。ドリフトチャンバ１５はさらに、ドリフトガスインレット１９とドリフトガスアウトレット２１とを有する。これらは、ドリフトガス流を、検出部１７からゲート１３の方へドリフトチャンバ１５に沿って供給するように配されている。

試料採取口９は、インレット７から分光測定計３の反応領域１１に空気を試料収集するために機能する。反応領域１１は、試料をイオン化するためのイオナイザ２３を有する。図１に示されている例では、イオナイザ２３は、電極を有するコロナ放電イオナイザから成る。

ドリフトチャンバ１５はさらに、ドリフト電極２５、２７を有する。これらは、ドリフトチャンバ１５に沿って電場を印加し、イオンを、ドリフトガスの流れに逆らう形で検出部１７に向かって加速するためのものである。

動作時には、分光測定計３が操作者により作動されると、コントローラ２はエアムーバー６を動作させて、空気流をインレット７から引き出す。

インレット７又はヒータ４に堆積した可能性のある残留物を脱着するために、コントローラ２がヒータ４からの熱出力を増加させると同時に、エアムーバー６がインレット７を通じて空気を引き出してヒータ４から物質を脱着し、これらをインレット７から除去する。こうした残留物を脱着するために、ヒータ４は１５０℃以上の温度まで加熱すればよい。インレット７を通じた空気流は、空気試料の試験に備えて脱着物質をインレット７から流出させる。

この残留物の脱着工程では、コントローラ２は、分光測定計３による空気流試料の収集に先立って、ヒータ４からの熱出力を、選択された時間の間、増加させるように構成されている。この時間は、脱着中のヒータ４の温度、検出対象となるエアロゾルのタイプ、及び／又は、インレット内に想定される残留物のタイプに基づいて選択することができる。ヒータからの熱出力の増加は、ヒータに供給される電力の増加やヒータの電源オンを含み得る。

選択された時間の経過後もエアムーバー６はヒータ４を通過した空気を引き出し続ける一方、コントローラ２は、インレット７内の加熱された空気流から試料を取得するように、分光測定計の試料採取口９を制御する。それから、コントローラ２は、反応領域１１の加熱された試料に対してイオン移動度分光測定を行うように、分光測定計３を制御する。

いくつかの実施形態では、コントローラ２は、選択された時間の経過後、かつ、分光測定計による空気流の試料収集に先立って、ヒータの温度を低下させるように構成されている。いくつかの実施形態では、コントローラ２は、試料の取得に先立って、ヒータ４に供給される電力を減少させることができる。これにより、試料収集される空気はインレットからの脱着残留物の残留熱により加熱される。いくつかの例では、電力の減少は、ヒータ４からの熱出力の減少やヒータ４の電源オフを含み得る。

一実施形態では、コントローラ２は、試料の取得に先立って、選択された時間の間、（残留物の脱着のために）第一熱出力を供給するようにヒータ４を制御する。コントローラ２はそれから、空気流により運ばれたエアロゾルを蒸発させるために第二熱出力を供給するようにヒータ４を制御し、加熱された空気流から蒸発したエアロゾルの試料を取得するように試料採取口９を制御することができる。コントローラ２は、ヒータ４が第二熱出力を供給する間、又は、ヒータ４の冷却中に試料が取得されるように構成され得る。

一実施形態では、コントローラ２は、選択された時間内に一以上の最初の試料を取得し、当該最初の試料を分析して残留物の有無を試験するように、試料採取口９を制御するように構成されている。この試験に基づいて、コントローラ２は選択された時間を延長又は短縮することができる。例えば、この試験により、残留物がインレットから脱着及び除去されたとコントローラが判定した場合、コントローラは、第二熱出力を供給してエアロゾルを蒸発させるようにヒータ４を制御し、蒸発したエアロゾルの試料を取得するように試料採取口９を制御することができる。本実施形態では、インレットは、インレットからの空気流を、例えば、炭パックといったフィルターに循環させた後、第一の高熱出力を当てながらインレットに再循環させるように制御可能である。コントローラ２は、再循環された空気流を、残留物がインレットから脱着されたと判定されるまで試験するように構成されていてもよい。

第一熱出力は、１５０℃以上の温度が得られるように選択することができる。一実施形態では、第二熱出力は、第一熱出力より低い。ヒータに第二熱出力を供給させる制御は、ヒータ４への電力の減少、例えば、電源オフを含み得る。

ヒータ４は、インレットの周囲又は内部に配することができる。ヒータは、例えば、ワイヤといった導体から成り、抵抗加熱法により加熱されるように配することができる。ワイヤは、金属から成ることとしてもよい。ヒータ４は、インレットにおいて障害物となる格子又はメッシュとして配することができる。これにより、インレット内の空気流はヒータの内部又は周囲を流れる。一例では、ヒータは、例えば、ワイヤの束又はタングルといった編み構造体から成る。こうした構造体の一例として、Ｋｎｉｔｍｅｓｈ（ＲＴＭ）といったワイヤの編みメッシュが挙げられる。

格子構造体又はメッシュ構造体は、その容量の８０％未満、いくつかの例では、６０％未満、別の例では４０％未満、また別の例では２０％未満をワイヤが占め、残り容量を加熱対象となる空気が流れる空間が占めるように構成することができる。一実施形態では、構造体は、容量の６０％以上が空気であり、いくつかの実施形態では、構造体は、容量の約７０％が空気である。低密度の利用は、装置の効率、及び、分光測定計の空気流を加熱することにより得られる感度を向上させることが分かっている。

Ｋｎｉｔｍｅｓｈ（ＲＴＭ）といった編みワイヤ構造体又はタングルワイヤ構造体が使用される場合、ヒータ４は構造体の外部に巻き付けてもよい。いくつかの実施形態では、編みワイヤ構造体又はタングルワイヤ構造体は、構造体に電流を流して加熱できる。

ヒータ４は、インレット７における狭窄部を形成するか、又は、反応領域への空気流の通路における狭窄部、例えば、分光測定計３の試料採取口９の周囲に配することができる。一実施形態では、試料採取口９は加熱可能であるか、又は、例えば、電球で見られ得るようなタイプの抵抗フィラメントヒータといったヒータを、空気流の試料採取口９の上流に配することができる。

いくつかの例では、ヒータ４は、例えば、赤外線ランプ、赤外線ＬＥＤ又は赤外線レーザといった赤外光線源から成る。いくつかの例では、ヒータ４は、インレット７内の空気流が分光測定計３の試料採取口９に達する前に当該空気流に射出される加熱空気の一又は複数の噴流から成ることにしてもよい。

図２は、第二装置１００を示す図である。図２に示されている装置は、低蒸気圧のエアロゾルを分析するためのイオン移動度分光測定の代替的な方法を提供するものである。空気流がインレット内を通過する際に当該空気流を加熱するのではなく、図２に示されている装置１００は、チャンバ１０２中に空気を引き込み、チャンバ１０２内で当該空気を加熱することによりエアロゾルを蒸発させるように構成されている。加熱された空気をその後、インレット７内の空気流に戻して分光測定計３により試料収集することもできる。

図２に示されている装置１００は、分光測定計３と、装置１００に電力を供給する携帯型電源５と、インレット７と、インレット７を通じて空気流を引き出すエアムーバー６とを有する。図１に示されている例と同様に、図２の分光測定計３も試料採取口９によりインレット７に接続されており、分光測定計３はインレット７から空気試料を取得できるようになっている。

図２に示されている装置はさらに、分光測定計の試料採取口９の上流に、試料採取口９によりインレット７に接続されたチャンバ１０２を有する。これにより、インレット７を通じて流れる空気は、チャンバ口１０９を通過してから分光測定計の試料採取口９を通過する。

チャンバ１０２は、２個の電極１０４、１０６と、ポンプ１０８とを有する。ポンプ１０８は、空気を、インレット７から試料採取口９を通じてチャンバ１０２に引き込み、空気を、チャンバ１０２からインレット７に再び放出するように構成されている。電極１０４、１０６は、チャンバ１０２内のエアロゾル粒子に電荷を印加するように構成されている。また、電極１０４、１０６は、荷電した粒子を加熱するように構成されている。

図２の装置の動作時には、分光測定計３が操作者により作動されると、コントローラ２はエアムーバー６を動作させて、空気流をインレット７から引き出す。それから、コントローラ２は、空気をインレット７からチャンバ中に引き込むようにポンプ１０８を動作させる。それから、コントローラ２は、チャンバ１０２内の試料のエアロゾル粒子に電荷を印加するように電極１０４、１０６を動作させる。

エアロゾル粒子が荷電すると、コントローラ２は、例えば、無線周波電場といった交流電場を、電極１０４、１０６間に印加して荷電したエアロゾルの温度を上昇させるように電極１０４、１０６を動作させる。これにより、抵抗加熱を行う必要がなくなる。それから、コントローラ２が、蒸気をインレット７に再び放出するようにポンプ１０８を動作させると、インレット７内の空気流により、分光測定計３による試料収集及び分析の対象となる蒸気が試料採取口９に運ばれる。

上述した例では、同一の電極１０４、１０６を使用してエアロゾルの荷電及び加熱の両方を行ったが、その他の構成も想定される。例えば、接地基準電極を設けて、第一電極１０４はエアロゾルの荷電に使用し、第二電極１０６は接地とは互い違いの電場を印加することが可能である。その他の例では、４個の電極を使用し、こららのうち最初の２個はエアロゾルの荷電に使用し、残りの２個の電極はエアロゾルの加熱のための交流電場の印加に使用することができる。

いくつかの例では、図２のチャンバ１０２は（例えば、図１に示されているヒータ４と同様の）ヒータを有することができる。こうした例では、エアロゾル粒子が荷電すると、コントローラ２は、荷電したエアロゾル粒子を電極１０４、１０６のいずれか又は両方に引き付ける電場を印加するように電極１０４、１０６を制御することができる。荷電したエアロゾル粒子がこうして捕集されると、コントローラ２は、捕集された粒子が蒸発するようにヒータを動作させることができる。

ヒータは、電極に捕集されたエアロゾル粒子を加熱するために配された抵抗ヒータ、赤外線ランプ、赤外線レーザ、赤外線ＬＥＤ、加熱空気の噴流又はその他の任意の熱源から成り得る。場合によっては、電極１０４、１０６のいずれか又は両方を、電流を電極に通過させて電極の抵抗加熱を行うことができるように構成してもよい。

いくつかの例では、チャンバ１０２は、電極を有さず、ヒータのみを有することとすることができる。こうした例では、空気は加熱されるべくチャンバに引き込まれ、ヒータにより加熱された後、インレット７内の空気流に再び放出されて分光測定計３により分析される。

チャンバ１０２は、ポンプを有するものとして説明しているが、チャンバ１０２の中へ／中から空気を移送する任意のデバイスを使用することができる。例えば、ファンを使用して空気をチャンバ１０２の中へ／中から空気を引き込む／引き出すか、又は、ピストンを使用して空気を引き込むチャンバ１０２の容量を変化させ、チャンバ１０２から試料採取口１０９を通じてインレット７へと空気を押し出すことが可能である。

いくつかの例では、チャンバ１０２はインレット７に設けることができる。例えば、インレットから別個のチャンバ１０２中に空気を引き込んで加熱する替わりに、チャンバ１０２をインレットの一部とし、電極１０４、１０６をインレット７に設けることができる。したがって、電極１０４、１０６は、チャンバ１０２の動作に関連して上述したように、インレット内のエアロゾルを荷電及び加熱するように動作させることができる。

図３は、第三装置２００を示す図である。図３に示されている装置２００は、イオン移動度分光測定を利用した低蒸気圧のエアロゾルの分析を可能にする別の代替的な方法を提供するものである。図３の例では、分光測定計２０３の反応領域２１１は、空気試料のイオン化に先立って、当該空気試料を加熱してエアロゾルを蒸発させるためのヒータ２０５を有する。

図３に示されている装置２００は、分光測定計２０３と、インレット７と、コントローラ２と、装置２００に電力を供給する携帯型電源５とを有する。

インレット７は、インレット７を通じて空気流を引き出すエアムーバー６を有する。

図３の分光測定計２０３は、インレット７からの空気試料の取得のためにインレット７に接続された試料採取口９と、試料をイオン化することが可能な反応領域２１１とを有する。図３に示されているように、反応領域は、イオナイザ２３と、コントローラ２により制御されるべく接続されたヒータ２０５とを有する。ゲート電極１３により、反応領域２１１をドリフトチャンバ１５から隔離することができる。

ドリフトチャンバ１５は、ドリフトチャンバ１５のゲート電極１３とは逆の端部方向に検出部１７を有する。ドリフトチャンバ１５はさらに、ドリフトガスインレット１９とドリフトガスアウトレット２１とを有する。これらは、ドリフトガス流を、検出部１７からゲート１３の方へドリフトチャンバ１５に沿って供給するように配されている。

ドリフトチャンバはさらに、ドリフト電極２５、２７を有する。これらは、電場を印加し、イオンを、ドリフトガスの流れに逆らう形で検出部に向かって加速するためのものである。

図３の装置の動作時には、分光測定計２０３が操作者により作動されると、コントローラ２はエアムーバー６を動作させて、空気流をインレット７から引き出す。それから、コントローラ２は、インレット７から試料採取口９を通じて反応領域２１１中に空気試料を取得するように、分光測定計３を動作させる。

反応領域２１１に空気試料がある状態で、コントローラ２は、試料を加熱してエアロゾルを反応領域２１１でｉｎ ｓｉｔｕで蒸発させるように、ヒータ２０５を動作させる。試料が加熱されると、コントローラ２は、分光測定計による分析のために試料をイオン化するように、イオナイザ２３を動作させる。

場合によっては、イオナイザ２３はヒータを有していてもよい。例えば、イオナイザがコロナ放電イオナイザから成る場合、イオナイザの電極を加熱することにより反応領域２１１の試料の温度を上昇させることができる。場合によっては、イオナイザ２３の電極は、図２を参照しながら説明した電極１０４、１０６として動作するように構成してもよい。例えば、コントローラ２は、反応領域のエアロゾル粒子に電荷を印加し、例えば、無線周波電場といった交流電場を印加して荷電した粒子の温度を上昇させるよう、イオナイザ２３を制御するように構成することができる。場合によっては、コントローラ２は、反応領域２１１のエアロゾル粒子に電荷を印加し、電場を印加して荷電した粒子を電極に引き付けた後に電極上の粒子を加熱するよう、イオナイザ２３を制御するように構成することができる。これらの可能な例では、イオナイザ２３の電極を使用してもよいし、この目的のために電極を別個設けてもよい。

図１、図２及び図３を参照しながら説明した様々な装置１、１００、２００において、携帯型電源５は、バッテリ、燃料電池、コンデンサ又はその他の装置に電力を供給するのに適した携帯型電力源から成り得る。

図示されている装置１、１００、２００は、エアムーバー６を有するものとして説明されている。このエアムーバーは、例えば、ポンプ、ファン、又は、インレットを通じて空気流を引き出すのに適したベローといった任意のデバイスにより実現することができる。こうしたデバイスを使用する際は、装置の一部とする必要はなく、別個に設けることができる。

図示されている装置１、１００、２００は、単一モードの分光測定計３、２０３を有する。ただし、場合によっては、分光測定計３、２０３は、ポジティブモードの分光測定計３及びネガティブモードの分光測定計３から成ることにしてもよい。場合によっては、単一の分光測定計をポジティブモード動作及びネガティブモード動作との間で切り替えてもよい。

図１、図２及び図３を参照しながら説明したコントローラ２は、例えば、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、エイシック（ＡＳＩＣ）及びデジタルシングルプロセッサ（ＤＳＰ）といったデジタル論理、又は、プログラム可能なプロセッサに搭載されたソフトウェアにより実現することができる。本開示の側面は、コンピュータプログラム製品を包含し、非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体に記録することができ、これらを実行するようにプロセッサをプログラムして本明細書中に記載の一又は複数の方法を実行することができる。

図１、図２及び図３に示されている装置は、本開示の実施形態を可能にするが、その他の実施形態も想定される。

図４は、エアロゾルを分析するための分光測定計の消費電力を制御する方法４００を示す図である。図４に示されているように、方法は、分光測定計を作動させる信号を受信するステップ４０２を含む。信号により、エアムーバーは作動し、分光測定計のインレットを通じて空気流を引き出す。それから、インレットを加熱して残留物を分光測定計から脱着し（ステップ４０４）、当該残留物をエアムーバーによりインレットから流出させる（ステップ４０６）ことができる。残留物の脱着及び流出の後、エアロゾルの試験の対象となる空気が分光測定計のインレット中に引き込まれる（ステップ４０８）。

空気を加熱して、空気により運ばれたエアロゾルを蒸発させ（ステップ４１０）、加熱された空気から試料を取得する（ステップ４１２）。それから、分光測定計を用いて試料を分析する（ステップ４１４）。

エネルギーの省力化のために、加熱された空気から試料を取得する前に、加熱を中止することができる。脱着した残留物（ステップ４０４）の残留熱が空気を加熱し続ける間に、試料を取得することができる（ステップ４１２）。

加熱は、分光測定計のインレットの加熱を含むことができ、この加熱は分析対象となる試料を取得せずに行うことができる。これは、試料収集に先立って、残留物が確実にインレットから脱着及び除去されるようにするためである。場合によっては、試料を取得して残留物を分光測定計から脱着することができる。これら又はその他の場合、試料の取得に先立って残留物を脱着する必要はないと考えられる。加熱は、容器内の空気の加熱、及び、その後の、加熱空気の容器から分光測定計のインレット中への放出を含み得る。また、加熱は、分光測定計の反応領域の空気の加熱を含み得る。

本開示の実施形態について、イオン移動度分光計の特定の用途を満たすものとして説明してきたが、開示の装置及び方法は、低蒸気圧のエアロゾルに関連の蒸気試験が必要とされるその他の分析システムにも適用することもできる。

理解されるように、蒸気は、臨界点より低い温度でガス相である物質を含有し得る。蒸気又はガスと対照的に、エアロゾルはガス中に浮遊する固体又は液体の細粒子から成る。本明細書中で用いられるとき、「蒸発させる」という用語は、物質の少なくとも幾らかを固体又は液体から蒸気又はガスへと変換させることを意味する。

本明細書中に記載の装置の特徴は、方法の特徴として実現することが可能であり、また、その逆も可能である。

第一側面では、エアロゾルを検出するための携帯型の分光測定装置が提供される。この第一側面の装置は、イオン移動度分光測定計と、装置に電力を供給するために装置に搭載される携帯型電源と、分光測定計による試験対象となる空気の流れを収集するためのインレットと、試験対象となる空気を加熱して空気により運ばれたエアロゾルを蒸発させるように構成されたヒータと、加熱された空気から試料を取得するよう分光測定計を制御するように構成されたコントローラとを有することができる。コントローラは、加熱された空気からの試料の取得に先立って、ヒータからの熱出力を、選択された時間の間、増加させるように構成されている。一実施形態では、熱出力の増加は、ゼロからの熱出力の増加を含み、例えば、熱出力の増加は、ヒータの電源オンを含み得る。一実施形態では、熱出力の増加は、初期のゼロではない熱出力からの熱出力の増加を含む。

この第一側面では、時間はインレットから脱着した物質をインレットから放出させることができるように選択することができ、コントローラは、試料の取得に先立って、ヒータに供給される電力を減少させるように構成することができる。例えば、コントローラは、選択された時間の後、ヒータに供給される電力を減少させ、ヒータの冷却中、例えば、ヒータが周囲温度に戻る前に試料を取得するように構成することができる。

この第一側面のいくつかの例では、インレットは、空気の流れが通過するインレットの断面積を減少させるように構成された狭窄部を有し、ヒータは、狭窄部をインレットの残部よりも強く加熱するように配されている。狭窄部はヒータを有し得る。この第一側面のヒータは、空気の流れの通路に配されたワイヤから成ることができ、空気の流れは、ワイヤを通過してから分光測定計に達することができる。例えば、ヒータは、格子、メッシュ、及び、タングル構造体又は編み構造体の少なくともいずれかから成ることができる。

第二側面では、エアロゾルを特定するための分光測定装置が提供される。この第二側面の装置は、分光測定計と、空気試料を保持するためのチャンバと、チャンバ内で、空気試料により運ばれたエアロゾルを加熱し、エアロゾルを蒸発させるように構成されたヒータとを有する。分光測定計は、蒸発されたエアロゾルの分析に基づいて、エアロゾルを特定するように構成されている。

この第二側面のチャンバは、チャンバ内の空気試料をイオン化するためのイオナイザを有することができ、装置はさらに、イオナイザを作動して空気試料をイオン化する前に、ヒータを作動するように構成されたコントローラを有することができる。この第二側面のチャンバは、チャンバ内のエアロゾルに電荷を印加するように構成された電極を有することができる。

第三側面では、エアロゾルを分析するための分光測定計の消費電力を制御する方法が提供される。この第三側面の方法は、ヒータからの熱出力を増加させて、分光測定計のインレットから物質を脱着するステップと、脱着するステップの後、エアロゾルの試験の対象となる空気を分光測定計のインレット中に引き込むステップと、空気を加熱して、空気により運ばれたエアロゾルを蒸発させるステップと、加熱された空気から試料を取得するステップと、分光測定計を用いて蒸発したエアロゾルを分析するステップとを含む。熱出力の増加は、ヒータに供給される電力の増加、例えば、ヒータの電源オンを含むことができる。

この第三側面の方法はさらに、加熱された空気から試料を取得するステップに先立って、ヒータからの熱出力を減少させるステップを含むことができる。この第三側面では、空気の加熱は、分光測定計のインレットの加熱を含むことができる。これは、物質をインレットから脱着するために、試料を取得せずに行うインレットの加熱を含むことができ、また、試料を取得するステップに先立って、インレットから脱着した物質を除去するステップを含むことができる。

一実施形態では、空気の加熱は、チャンバ内の空気の加熱、及び、その後の、試料となる加熱空気のチャンバからの分光測定計のインレットを通じた放出を含み得る。一実施形態では、空気の加熱は、分光測定計のチャンバ内の空気の加熱、例えば、反応領域における加熱を含み得る。一実施形態では、チャンバは、チャンバ内の試料をイオン化するためのコロナ放電イオナイザを有し、方法は、試料のイオン化に先立って、コロナ放電イオナイザを加熱するステップを含む。一実施形態では、方法は、電荷を（例えば、チャンバ内の）エアロゾルに印加し、荷電したエアロゾルを交流電場に晒すことにより荷電したエアロゾルを加熱するステップを含む。

本発明のいかなる側面で説明及び定義されている様々な特徴の特定の組み合わせも、独立して実施及び／又は提供及び／又は使用することができる。本開示に関連のその他の例及び変形例も、当業者には明らかであろう。

Claims (20)

1. エアロゾルを検出するための携帯型の分光測定装置であって、
   分光測定計と、
   当該分光測定装置に電力を供給するために当該分光測定装置に搭載される携帯型電源と、
   前記分光測定計による試験対象となる空気の流れを収集するためのインレットと、
   前記試験対象となる空気を加熱して当該空気により運ばれたエアロゾルを蒸発させるように構成されたヒータと、
   前記加熱された空気から試料を取得するよう前記分光測定計を制御するように構成されたコントローラと
   を有し、
   前記コントローラは、前記加熱された空気からの試料の取得に先立って、前記ヒータからの熱出力を、選択された時間の間、増加させるように構成されていることを特徴とする分光測定装置。
2. 請求項１記載の分光測定装置において、前記時間は、前記インレットから脱着した物質を当該インレットから放出させることができるように選択されることを特徴とする分光測定装置。
3. 請求項１記載の分光測定装置において、前記コントローラは、前記選択された時間の後、前記ヒータに供給される電力を減少させ、当該電力減少の後に前記試料を取得するように構成されていることを特徴とする分光測定装置。
4. 請求項１記載の分光測定装置において、前記インレットは、前記空気の流れが通過する前記インレットの断面積を減少させるように構成された狭窄部を有し、前記ヒータは、当該狭窄部を前記インレットの残部よりも強く加熱するように配されていることを特徴とする分光測定装置。
5. 請求項４記載の分光測定装置において、前記狭窄部は前記ヒータを有することを特徴とする分光測定装置。
6. 請求項１記載の分光測定装置において、前記ヒータは、前記空気の流れの通路に配されたワイヤから成り、前記空気の流れは、当該ワイヤを通過してから前記分光測定計に到達することを特徴とする分光測定装置。
7. 請求項４記載の分光測定装置において、前記ヒータは、格子、メッシュ、及び、タングル構造体又は編み構造体の少なくともいずれかから成ることを特徴とする分光測定装置。
8. 請求項１記載の分光測定装置において、当該分光測定装置はさらに、試験対象となる空気試料を保持するためのチャンバを有し、前記ヒータは、当該チャンバ内の空気を加熱するように構成されていることを特徴とする分光測定装置。
9. 請求項８記載の分光測定装置において、前記コントローラは、前記加熱された空気を前記チャンバから前記インレット内の前記空気の流れの中へ放出させて加熱流を供給し、当該加熱流から試料を取得するよう前記分光測定計を制御するように配されていることを特徴とする分光測定装置。
10. エアロゾルを特定するための分光測定装置であって、
    分光測定計と、
    空気試料を保持するためのチャンバと、
    前記チャンバ内で、前記空気試料により運ばれたエアロゾルを加熱し、当該エアロゾルを蒸発させるように構成されたヒータと
    を有し、
    前記分光測定計は、前記蒸発されたエアロゾルの分析に基づいて、当該エアロゾルを特定するように構成されていることを特徴とする分光測定装置。
11. 請求項１０記載の分光測定装置において、前記チャンバは、当該チャンバ内の空気試料をイオン化するためのイオナイザを有し、当該分光測定装置はさらに、前記イオナイザを作動して前記空気試料をイオン化する前に、前記ヒータを作動するように構成されたコントローラを有することを特徴とする分光測定装置。
12. 請求項１０記載の分光測定装置において、前記チャンバは、当該チャンバ内のエアロゾルに電荷を印加するように構成された電極を有することを特徴とする分光測定装置。
13. 請求項１２記載の分光測定装置において、前記電極は、前記チャンバの領域を交流電場に晒して、当該領域内の荷電した前記エアロゾルを加熱するように構成されていることを特徴とする分光測定装置。
14. 請求項１２記載の分光測定装置において、前記コントローラは、前記電極に電圧を印加して、荷電した前記エアロゾルを前記電極に引き付け、前記電極を加熱して当該エアロゾルを蒸発させるように構成されていることを特徴とする分光測定装置。
15. 請求項１０記載の分光測定装置において、当該分光測定装置はさらに、当該分光測定装置中に空気の流れを引き込むためのインレットと、当該インレットを前記チャンバに接続するための採取口とを有し、前記ヒータは、前記採取口を加熱するように配されていることを特徴とする分光測定装置。
16. エアロゾルを分析するための分光測定計の消費電力を制御する方法であって、
    前記分光測定計を作動させる信号を受信するステップと、
    前記信号により、ヒータからの熱出力を増加させて、前記分光測定計のインレットから物質を脱着するステップと、
    前記脱着するステップの後、エアロゾルの試験の対象となる空気を前記分光測定計のインレット中に引き込むステップと、
    前記空気を加熱して、当該空気により運ばれたエアロゾルを蒸発させるステップと、
    前記加熱された空気から試料を取得するステップと、
    前記分光測定計を用いて前記蒸発したエアロゾルを分析するステップと
    を含むことを特徴とする方法。
17. 請求項１６記載の方法において、当該方法はさらに、前記加熱された空気から試料を取得するステップに先立って、前記ヒータに供給される電力を減少させるステップを含むことを特徴とする方法。
18. 請求項１６記載の方法において、前記空気の加熱は、前記分光測定計のインレットの加熱を含むことを特徴とする方法。
19. 請求項１８記載の方法において、前記分光測定計の前記インレットの加熱は、試料を取得せずに行う前記インレットの加熱を含むことを特徴とする方法。
20. 請求項１６記載の方法において、当該方法はさらに、前記試料を取得するステップに先立って、前記分光測定計から脱着した物質を除去するステップを含むことを特徴とする方法。

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