KR0171421B1 - 폭발물 검색 스크린 시스템 - Google Patents
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Abstract
폭발물 검색 스크린 시스템은 폭발물 및 마약류등과 같은 기타 통제 물질의 검색에 사용된다. 스크린 시스템은 상기 물질로부터 발산하는 증기 및 미립자를 검출하여, 개인의 신상 또는 대상물에 존재하는지와 각각의 물질의 농도를 검출해서 나타낸다. 스크린 시스템은 증기 및 미립자 발산을 수집하는 샘플링 챔버, 수집된 증기 및 미립자의 발산과 그 이후의 발산의 상세한 분석을 위한 농축 및 분석 시스템, 전체 시스템의 제어를 위한 제어 및 데이타 처리 시스템으로 구성한 것임.
Description
제1(a)도는 본 발명 폭발물 검색 스크린 시스템의 고레벨 블록도이고, 제1(b)도는 본 발명 폭발물 검색 스크린 시스템의 상세 블록도이고, 제2도는 본 발명 샘플링 챔버포탈의 단면도이고, 제3도는 제1도의 단면선 2-2'를 따라 자른 본 발명 샘플링 챔버포탈의 단면도이고, 제4도는 본 발명의 손유지 막대의 상부 측면도이고, 제5도는 본 발명의 손유지 막대의 상부 측면도이고, 제6도는 본 발명의 손유지 막대의 평면도이고, 제7도는 본 발명의 자동조작 수화물/소포 샘플링 챔버의 계략 표시도이고, 제8도는 본 발명의 자동조작 수화물/소포 샘플링 챔버 및 제1자동조작 샘플링 헤드의 개략 표시도이고, 제9도는 본 발명의 자동조작 수화물/소포 샘플링 챔버 및 제2자동조작 샘플링 헤드의 개략 표시도.
제10도는 본 발명의 자동조작 수화물/소포 샘플링 챔버 및 제3 및 제4자동조작 샘플링 헤드의 개략 표시도.
제11(a)도는 본 발명의 제1샘플수집 및 분석 서브시스템의 개략표시도이고, 제11(b)도는 본 발명의 제2샘플수집 및 분석 서브시스템의 개략표시도이고, 제11(c)도는 육방 밸브형태의 서브시스템을 사용하는 본 발명의 제1샘플수집 및 분석 서브시스템의 개략표시도이고, 제11(d)도는 본 발명의 제1샘플수집 및 분석 서브시스템에 의해 이용된 화학 분석기의 개략 예시도이고, 제12도는 본 발명의 제1샘플수집 및 분석 서브시스템에 사용된 필터부재 형태의 개략 표시도이고, 제13(a)도는 하중 위치시의 본 발명에 사용된 육방밸브의 개략 표시도이고, 제13(b)도는 분사위치시의 본 발명에 사용된 육방밸브의 개략표시도이고, 제14(a)도는 본 발명의 제1샘플수집 및 분석 서브시스템의 사용된 필터부재의 상부의 개략 표시도이고, 제14(b)도는 본 발명의 제1샘플수집 및 분석 서브시스템의 사용된 필터부재의 상부평면의 개략 표시도이고, 제14(c)도는 본 발명의 제1샘플수집 및 분석 서브시스템의 사용된 필터부재의 바닥의 개략 표시도이고, 15(a)도는 본 발명의 제2샘플수집 및 분석 서브시스템의 사용된 필터부재의 상부의 개략 표시도이고, 제15(b)도는 본 발명의 제2샘플수집 및 분석 서브시스템의 사용된 필터부재의 측면의 개략 표시도이고, 제16도는 본 발명의 제어 및 데이터 처리 시스템의 블록도이고, 제17도는 본 발명의 작동을 제어하도록 사용된 소프트웨어 루틴의 플로우챠트이고, 제18도는 본 발명의 작동을 제어하도록 사용된 다른 소프트웨어 루틴의 플로우챠트이고, 제19도는 본 발명의 여러 공정을 위한 여러시간 변수를 예시하는 타이밍 챠트이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 폭발물 검색 스크린시스템 20 : 샘플링수단
30 : 제1샘플 수집분석서브시스템 35 : 미립자 수집기 및 검출기
40 : 제2샘플 수집분석서브시스템 45 : 증기수집기 및 검출기
50 : 제어 및 데이타처리시스템 51 : 프로세서
53 : 프로세스 제어모듈부 55 : 디스플레이부
60 : 액튜에이터 및 인터페이스유니트 모듈부 70 : 파워유니트
100 : 챔버
본 출원은 1989년 6월 9일 출원된 출원번호 제364,663호의 일부 계속출원으로서 계류중인 출원번호 제447,724호의 일부 계속출원이다.
본 발명은 폭발물 및 마약 또는 마취약과 같은 기타 통제된 물질의 검색용 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 침입하지 않고서도 폭발물 및 통제된 물질과 연동된 증기발산 및 미립자를 검출하기 위하여 샘플링 챔버, 검출 시스템, 및 제어 및 데이타 처리장치로 구성된 통합 시스템에 관한 것이다.
최근, 폭발물의 불법사용 뿐만 아니라 마약류와 같은 금지물질의 운송이 끊임없이 증가되어 왔다. 모든 포탄류 및 마약류의 밀반입을 검색하거나 방지하는 것이 불가능했다. 하지만, 공항 또는 항공기에서와 같이 눈에 뛰기 취약한 특정지역에서 폭발물 및 금지물질을 검출하는 것은 가능하였다. 개별적으로 항공기에 마약류 또는 폭발물을 놓을 수 있는 다양한 방법이 있고, 더욱이 여러 곳에 숨길 수 있다. 금지물질을 개인적으로 은닉하거나 백속에 넣어 항공기의 짐칸에 실으므로서 알게모르게 교묘한 방법으로 항공기에 운반할 수 있다.
폭발물 및 마약류와 같은 물질을 검색하는 방법은 지난 수년동안 연구되어 왔고, 폭발물/마약류 검색견에서부터 고도의 정교한 검색 장치에 이르기까지 개발되었다. 기본적으로, 이와 같은 물질의 검색은 한두가지 방법으로 달성된다. 즉 증기를 사용하지 않고 검색하는 방법과 증검검색방법이다. 증기불사용 검색법은 X-선 검색법, 감마선 검색법, 핵방사능 검색법 및 핵자기공명 검색법이 있다. 이와 같은 검색법은 생필품 검색에 우려가 있는 항공기내에서 가방과 같은 생필품 아닌 것에 물질을 은닉하여 운반하려는 경우 여러 물질의 검색에 더욱 적합하다. 증기 검색법은 전자포작 검색법, 가스크로마토그라피 검색법, 및 레이저 광학음향 검색법이 있다. 이와 같은 검색법은 여러 물질을 다른 개인에게 남아있는 잔류물을 포함하는 개개인에 의해 운반될 수 있는 것과 같은 생필품과 연계하여 은닉한 물질의 검색에 더욱 적합하다. 이상의 모든 방법이 폭발물 및 마약류 검색견을 사용하는 것을 포함해서 현재 이용된다.
오늘날, 수많은 개인 및 정부연구기관이 폭발물 및 마약류의 검색방법 및 장치의 개발에 전념하고 있다. 평범하게 꾸며질 수 있는 플라스틱 폭약류의 출현과 같은 폭발물 제조기술의 발전과 더불어, 금지 물질의 검색은 점점더 어려워질 것이다. 따라서, 이와 같은 물질류의 검색시 뿐만 아니라, 시스템환경의 통합성을 유지하면서 특정물질이외의 저증기압의 특정 증기류, 여러 시스템의 검색시간 및 검색량, 특정물질로부터의 저농축증기 또는 미립자발산, 신뢰성 높은 특정물질의 분리를 포함하는 문제점을 극복해야 한다.
폭발물 및 마약류 검색장치로 취급되는 종래의 기술로서, Air Flow Studies F or Personnel Explosive Screening Portals[조지아주 아틀란타에서 1987년에 설립된 스칸디나비아 국립 시험소의 R.L.Schllenbaum의 저서]가 있으며, 금지폭발물류의 검출을 위한 여러방식의 통합시스템에 대한 연구가 개시되어 있다. 그 연구들은 대략 세단계 공정으로 나눌 수 있는데, 증기의 수집, 예비농축 및 폭발물질로부터 발산되는 증기의 검출이다. 여러 가지의 포탈(portal)형태 및 각각의 포탈내부의 공기흐름 메카닉스는 최고의 샘플이 제공된 것을 볼 수 있도록 연구된다. 아트모스-테크 에어 샤워 포탈(Atmos-Tech Air Shower Portal), 변형된 테크 에어 샤워 포탈 및 실린더리칼 포탈(Cylindrical Portal)이 여러 공기흐름 형태와 함께 연구에 사용된다. 이러한 연구에서 내세우는 가장 좋은 방법은 포탈의 바닥내의 격자(grating)아래에 놓인 대략 12인치의 진공흐름 수집깔때기와 결합된 본체 횡단면 지역위의 아래방향 즉 반-박판(semi-laminal)흐름인 포탈을 관통하는 개개인의로부터의 폭발물 증기 또는 미립자를 수집하는 것이다.
연구의 검색부서를 위하여, 이온 트랙 인스트루먼트사(Ion Track Instruments Inc.)에 의해 개발된 예비농축기(preconcentrator)와 결합된 Phemto-Chem 100 Ion Mobility Spectrometer를 포함하는 여러 검색장치를 사용했다. 이온 모빌리트 스펙트로미터는 이온 유동성에 의해 분석될 수 있는 전하분자를 발생하는 대기 이온분자 반응기를 사용하는 플라즈마 크로마토그래피이다. 예비농축기는 피동모우터, 주조금속 캐스팀으로 회전하는 금속피복 스크린 디스크로 구성한다. 스크린상의 피복은 증기를 흡착하고, 그후 증기의 탈착을 위해 가열된다. 이러한 흡탈착 공정은 수집된 공기 샘플내의 증기 및/또는 미립자 농도를 증가하는데 사용되는데 필요한 예비농축관계이다.
연구에 있어서 포탈검색 시스템의 사용시 당면하는 주요한 문제는 샘플공기 체적의 통합성을 유지하는 것이다. 이러한 통합성의 유지에 있어서, 포탈을 통과하는 안정된 왕래를 유지하도록 애씀과 동시에, 주위환경으로 샘플공기체적이 오염되는 것을 방지하는 것이 필요하고, 왕래가 빈번한 공공장소에서 어떤 형태의 스크린 시스템도 효율적으로 작동하는 것이 필요하다. 상술한 저서에서는 샘플공기체적의 통합성이 문없이 포탈내에 유지되지 않는 것을 제시하고 있다. 에어컨바람 또는 보행자의 왕래시 발생하는 바람이 있다면, 검색시 10%가 감소하게 된다. 포탈에 문을 닫게되면 검색율이 상승한다. 하지만, 많은 양을 용하는 공장에서는 그러한 요구에 부합되지 않는다는 불만족스러운 보행자 왕래문제가 발생한다.
특허상의 기술로서, 마약류 및 폭발물을 포함하는 금지물질을 검색하는 여러 방법 및 장치를 개시하는 일련의 특허가 있다. 이러한 선행특허들은 모두 콘테이너류 내부의 금지물질 검색에 관한 것으로, 개인이 운반하는 것을 검색하는 것은 아니다. 브리티쉬 에어로스페이스 퍼블릭 콤패니 리미트드에 양도된 미국특허 제4,580,440호 및 제4,718,268호에는 화물내에 밀봉된 금지물질을 검색하는 방법 및 장치를 개시하고 있는데, 기본적으로 이러한 방법은 콘테이너내의 화물을 밀봉하고, 화물로부터 주위 분위기로 발산하는 증기 또는 미립자들을 흔들기 위하여 화물을 교반하고, 수집된 샘플을 가열하고, 가스 크로마토그래피를 이용해서 샘플을 분석하는 공정으로 이루어진다. 파이 리미티드에 양도된 미국특허 제4,202,200호에는 밀폐된 콘테이너내의 폭발물질을 검출하는 장치를 개시하고 있는데, 수화물과 같은 관찰대상이 공기흐름을 순환시킴에 의해 소제되는 통제된 축터널을 통과하고, 그후 공기샘플이 수집분석된다. 또한 대형터널에 건조된 경우에는 사람뿐 아니라 관찰대상도 그 터널을 통과할 수 있다. 상기 발명은 증기 샘플링을 사용하여 금지물질을 검출하는 수단 및 방법을 제공하지만, 검출수단의 감도와 선택성능을 증가하는 예비농축기의 사용을 제공하는 발명은 없다. 이와 유사한 것으로 미국특허 제3,998,101호 및 제4,111,049호가 있다.
기타, 시험 및 모니터 기술에 대한 여러 특허에는 시간초과에 관한 분자량의 여과 또는 흡수를 포함하는 농축단계를 개시하고 있다. 소정 주기의 노출 후, 여과/흡수매체는 제거되고 가열하여 탈수되는 반면, 신규의 필터/흡수매체는 공기스팀에 놓이게 된다. 배링거리서치 리미티드에 양도된 미국특허 제3,768,302호에 지질시험지역내에 사용되는 시스템을 개시하고 있고, 이 시스템은 미립자를 함유하는 공기스팀을 수용한다. 샘플은 공기샘플을 흡탈수 단계와 함께 두 개의 통로를 통과하는 농축단계를 거친 후, 최종 분석된다. 또한 미국특허 제4,506,968호에도 지질시험지역내에 사용되는 시스템을 개시하고 있는데, 농축분자가 가동테이프로부터 뿐아니라 가동디스크로부터도 탈수될 수 있다. 미국특허 제4,775,484호에는 제1스테이지의 회전동안 미립자물질을 흡수하는데 사용되고, 별도의 제2스테이지의 회전시 정화되거나 소제되는 회전필터 매체를 개시한다. 미국특허 제4,127,395호에는 한쌍의 흡수제 매체를 사용하는 통상의 흡탈수회로를 개시하고 있는데, 하나는 흡수하고, 다른 하나는 탈수하고 있다. 미국특허 제3,925,022호, 미국특허 제3,997,297호 및 미국특허 제3,410,663호에도 흡탈수식장치를 개시하고 있다. 상술한 모든 장치는 미립자 또는 증기의 흡탈수용 시스템을 개시하고 있지만, 포탈식 샘플링 챔버의 개시는 어디에도 없다.
본 발명은 폭발물, 화학제 및 마약류와 같은 기타 통제물질을 검색하기 위해, 이러한 물질과 부합된 증기발산 또는 미립제를 검색하는 시스템에 관한 것이다. 이러한 시스템은 샘플링 수단, 제1 및 제2샘플수집 분석 서브시스템, 및 제어데이타 처리시스템으로 이루어지는 것으로, 일신상 또는 개개의 수화물에 있는 상술한 물질들을 검색하는데 사용될 수 있는 공항같은 곳에서 특히 유용하다. 이러한 시스템을 어느 수준까지는 수색하지 않고 상술한 물질을 검색해야 하며, 자유통과승객 및 수화물을 과도하게 중단시키지 않고 신속하게 검색해야 한다.
샘플링 수단은 파지막대 및 자동조절된 수화물/소포 샘플링 챔버가 있는 샘플링 챔버 포탈을 포함하는 여러 형태를 취한다.
이 샘플링 챔버 포탈은 대략 길이가 6피이트, 높이가 7피이트, 폭이 3피이트의 내부크기로 된 포탈이다. 포탈의 크기는 평균크기의 휴대품뿐 아니라 휄체어까지 쉽게 통과할 수 있도록 되어 있다. 포탈은 정상 보행 속도에서 포탈을 통과하거나 팔을 휘저을 때 내부 공기흐름이 지나는 동시에, 분석할만한 농도의 증기 또는 미립자를 함유하는 수화물로부터 휘저어진 공기샘플을 가지도록 디자인 된다. 이를 달성하기 위해, 샘플링 챔버 또는 포탈은 기하학적으로 독특하게 디자인되어, 포탈을 통과하는 개개인을 효과적으로 소제하면서 주위대기로부터 내부공기체적을 효과적으로 분리하는 공기흐름을 제공하는 공기안내 또는 제트류를 함유한다. 포탈 안쪽의 공기체적 또는 샘플은 포탈의 천장면내에 놓인 샘플링 포트를 통해 수집된다. 그후 공기샘플은 분석을 위해 제1 및 제2샘플수집분석 서브시스템으로 운반된다.
파지막대는 주위대기와 샘플의 오염을 방지하면서, 개개인 또는 대상물상의 특정지역으로부터 공개의 샘플체적을 수집하고, 개개인 또는 대상물로부터 미립자를 제거하고, 분석을 위하여 그 미립자를 공개의 샘플체적으로 유입하는 샘플링 수단이다. 파지막대는 막대의 유입부에 놓인 회전부러쉬를 포함한다. 회전부러쉬는 개개인 또는 대상물에 포착된 어느 미립자를 메인시스템내의 진공펌프에 의해 만든 진공흐름으로 효과적으로 소제한다. 그후, 증기 또는 미립자를 함유하는 공기의 샘플체적이 분석을 위해 제1 및 제2샘플수집분석 서브시스템으로 운반된다.
자동조작 수화물/소포 샘플링 챔버는 화물과 같은 대상물을 둘러싸는 공기의 샘플체적을 모으고, 대상물의 모든 노출면으로부터 미립자를 제거하고, 미립자를 공기의 샘플체적으로 유입하는 샘플링 수단이다. 자동조작 수화물/소포 샘플링 챔버는 끝부분이 터널형태로 개방된 직사각형이다. 자동조작 수화물/소포 샘플링 챔버의 대략적 크기는 현재 공항에서 이용되는 X선 장치를 수사할 수 있는 수화물의 크기정도이다. 수화물/소포를 터널을 통해 운반하도록 사용된 컨베이어 벨트에 끼워진다. 자동조작 수화물/소포 샘플링 챔버는 대상물의 모든 노출표면을 솔질하는 적어도 4개의 샘플링 헤드에 끼워진다. 이러한 샘플링 헤드는 노출면을 소제하고, 대상물로부터 공기의 샘플체적으로 발산하는 증기 및 미립자를 유입하는 회전브러쉬를 포함한다. 증기 및 미립자를 함유하는 공기의 샘플체적은 그후 분석을 위해 제1 및 제2샘플수집분석 서브시스템으로 운반된다.
증기 및 미립자가 주위 공기의 몇 백만분의 일부분 정도의 저농도인 경우에는 복수의 샘플링 수단으로서 제1 및 제2샘플수집분석 서브시스템으로 수집전달할 수 있다.
제1 및 제2샘플수집분석 서브시스템은 상기 특정 분류물질과 부합되거나 그 물질로부터 발산하는 증기를 수집하는데 사용되는 장치이다. 샘플수집기 및 증발기내의 제1샘플수집분석 서브시스템은 수집된 미립자를 분석을 위해 제1증기샘플로 변환한다. 이러한 분석용의 제1증기 샘플은 급속응답 화학분석기로 전달되며, 이때 분석기는 가스 크로마토그래피/전자포획검출기 또는 이온유동성 스펙트로미터를 사용해도 좋다. 작동의 기본 원리는 필터부재상에 미립자를 수집하고, 수집된 것을 증발하도록 가열하는 플러쉬를 사용한다. 제2샘플수집분석 서브시스템은 샘플체적을 감소하고, 샘플농도를 증가하는 일련의 단계를 거쳐 가스 크로마토그래피/전자포착검출기 또는 이온유동성 스펙트로미터의 어느 것을 사용해도 좋은 급속화학분석기에 농축샘플을 전달하는 증기수집기 및 검출기이다. 작동의 원리는 선택기질에 샘플을 흡수하며 선택적으로 열적 탈수함으로써, 분석용의 제2증기샘플을 만드는 것이다. 이러한 처리는 샘플체적을 감소하고, 샘플통도를 증가하는 일련의 단계를 거쳐 반복한다. 예비농축단계가 완성되면, 정화된 샘플물질을 상술한 장치로 분석하고, 이러한 분석으로 여러물질은 식별하고, 물질이 존재하는 양을 결정한다.
모든 시스템 공정은 디지탈 컴퓨터 및 부속 소프트웨어로 이루어진 제어 및 데이타 처리시스템으로 제어된다. 이 시스템은 원하는 모든 처리를 할 수 있고, 사용가능하고 이해하기 쉬운 포맷결과를 준비할 수 있도록 제어된다. 제어 및 데이타 처리시스템은 증기 및 미립자의 수집, 수집된 미립자의 기화, 수집된 증기의 예비농축, 여러 화학분석단계, 및 데이타 분석 및 데이타 포맷팅을 제어한다. 또한, 컴퓨터는 모든 시스템상의 자기진단 및 자기측정 절차를 연속 실행하고, 사용자에게 잠재적인 문제점을 경고한다.
본 발명은 폭발물 및 기타 통제물질의 검색시스템은 이러한 물질과 부합된 증기발산 및 미립자를 검색함으로서 폭발물의 효율적 검색, 화학제 또는 마약류와 같은 기타 통제물질을 검색한다. 증기발산 및 미립자는 개개인의 수화물등 개인적으로 은닉한 물질 또는 특징물질 취급자에게 잔류되는 잔류물로부터 발생한다. 본 발명은 여러 범주의 물질에 대해 고도의 감지성과 선택성을 가지는 시스템을 제공한다. 고도의 감지성 및 선택성은 샘플농도를 최소화하면서 샘플체적을 감소하는 다단 예비농축기 및 증발기와 독특함 샘플링 수단의 결합을 이용하는 시스템을 채용함으로서 달성되며, 이에 의해 대량의 샘플체적은 소량의 샘플수집시간에 취할 수 있도록 한다. 본 시스템은 자동측정 및 자기진단 절차수행용의 컴퓨터제어 및 데이타 처리시스템을 이용해서 달성되는 고신뢰성이 제공된다. 또한, 본 시스템은 컴퓨터의 프로그램을 변화함에 의해 다방면의 융통성을 제공하고, 폭발물의 범위, 통제된 화학제, 다른 물리화학적 성질을 가지는 마약류를 검출한다. 모든 시스템이 소프트웨어의 통제하에 있다면은 더욱 다양한 시스템을 제공하며, 재배치 역시 용이하다.
본 발명은 사람이 운집하는 곳이라면 폭넓게 적용된다. 공항에서는, 폭발물 및 통제물질의 검출이 테러리스트의 공격과 마약밀반입의 증가로 인하여 영구히 중요하다. 본 발명은 공항에서와 같은 다양한 분위기에서 직접 수색하지 않고 상술한 물질의 신속하고 신뢰성 있게 검색할 수 있다. 본 발명의 시스템은 은닉물질의 검색이 절대적으로 요구되는 곳이면 적용가능한 것이다.
본 발명의 폭발물 검출스크린 시스템은 폭발물, 화학제 또는 마약류와 같은 기타 통제물질을 검색하기 위하여 설계된 것으로, 이러한 물질의 각각에 부합되는 미립자 또는 그러한 물질로 부터 발산하는 증기를 검출함으로서 달성된다. 이러한 물질이 공항에서 또는 기타 취약지에서 개개인의 신체 또는 수화물내에 은닉하고 있다면, 사람과 수화물이 자유로운 통행을 심하게 방해하지 않을 정도로 신속하게 어느 수준까지 수색하지 않고 이러한 물질을 검색하는 것이 필요하다. 본 시스템은 샘플링 수단, 제1 및 제2샘플수집분석 서브시스템 및 제어 및 데이타 처리시스템으로 이루어진 통합시스템이다.
제1실시예에 있어서, 샘플링 수단은 내부적으로 발생된 공기흐름이 챔버를 통해 수집지역으로 통하는 개개인 또는 대상물과 부합된 미립자 또는 그로부터 발산되는 증기발산을 소제하는 샘플링 챔버 포탈이다. 이러한 포탈은 1989. 6. 9.자의 미국특허 출원번호 제364,663호 1989. 12. 8.자의 미국출원 번호 447,724호에 상세히 기재되어 있다. 샘플링 챔버 포탈은 고도의 신뢰성 및 독립성으로 상술한 물질의 존재를 검출할 수 있도록 하기 위하여 고농도의 증기발산 및 미립자를 충분히 포획하는 식으로 설계되어 있다. 공기의 내부체적은 샘플링 시간에서 제거되는 적은 양으로 재순환된다. 샘플링 시간에서, 즉 통상 샘플링 주기에서는, 외부 공기펌프 또는 팬이 수집된 공기체적의 샘플을 제1 및 제2 샘플수집 및 분석 서브시스템으로 추출한다.
제2실시예에 있어서, 샘플링 수단은 파지막대이다. 이러한 파지막대는 개개인 또는 대상물상의 투정지역으로부터 공기의 샘플체적을 모으고, 개개인 또는 대상물로부터의 미립자를 제거하고, 주위 분위기와의 샘플의 오염을 방지하면서 분석용 공기의 샘플체적으로 미립제를 유입하는 샘플링 수단이다. 파지막대는 막대의 유입부분에 놓인 회전 부러쉬로 구성한다. 회전부러쉬를 개개인 또는 대상물에 부착된 어떠한 미립자를 기본 시스템내의 진공팬에 의해 만들어진 공기흐름으로 효과적으로 소제한다. 파지막대는 개개인 또는 대상물과 공기가 적절히 밀봉되는 형태로 설계된다. 증기 및 미립자를 함유하는 공기의 샘플체적은 제1 및 제2샘플수집분석 서브시스템으로 운반된다.
제3실시예에 있어서, 샘플링 수단은 자동조작 수화물/소포 샘플링 챔버이다. 자동조작 수화물/소포 샘플링 챔버는 대상물을 둘러싸는 공기의 샘플체적을 모으고, 대상물의 모든 노출표면으로부터의 미립자를 제거하고, 그 미립자를 공기의 샘플체적에 유입한다. 자동조작 수화물/소포 샘플링 챔버는 터널형태로 끝쪽이 개방된 직사각형이다. 자동조작 수화물/소포 샘플링 챔버의 대략적인 크기는 공항에서 현재 사용되는 수화물 주사 X선 장치의 크기로서, 터널을 통과하는 수화물 또는 소포를 옮기는데 사용되는 콘베이어 벨트에 끼워진다. 자동조작 수화물/소포 샘플링 챔버는 대상물의 모든 표면을 솔질하는 적어도 4개의 샘플링 헤드에 끼워진다. 이러한 샘플링 헤드는 노출표면을 소제하는 회전부러쉬를 포함하고, 대상물로부터 발산하는 증기 및 미립자를 샘플체적으로 유입한다.
증기 및 미립자가 짧은 시간주기동안 주위공기의 몇백만분의 일부정도의 저농도로 존재하면 복수의 샘플링 수단을 사용하여 증기 및 미립자를 제1 및 제2샘플수집분석 서브시스템에 수집 전달할 수 있다.
제1 및 제2샘플수집분석 서브시스템은 상기 물질의 특정등급에 부합된 미립자 및 그로부터 발산하는 증기를 수집하는데 사용된 장치이다. 샘플수집기 및 증발기내의 제1샘플수집분석 서브시스템은 수집된 미립자를 분석용 제1증기샘플로 전환한다. 이러한 분석용 증기샘플은 가스 크로마토그래피/전자포획검출기 또는 이온유동성 스펙트로미터의 어느것을 사용해도 좋은 제1응답화학분석기에 전달된다. 바람직한 실시예에 있어서, 이온유동성 스펙트로미터는 화학분석기로 사용된다. 제1 샘플수집 및 분석 서브시스템은 샘플체적을 감소하고 샘플농도를 증가하는 일련의 단계를 통해, 가스 크로마토그래피/전자포획검출기 또는 이온유동성 스펙트로미터의 어느것을 사용해도 좋은 제1응답화학분석기에 농축샘플을 전달하는 증기수집 및 검출기이다. 바람직한 실시예에서는 가스 크로마토그래피/전자포획검출기를 화학분석기로서 사용하였다. 작동의 원리는 선택된 기질상의 샘플의 흡수에 이어 선택적으로 열적탈수하는 것이다. 이러한 처리는 샘플체적을 감소하고 샘플농도를 증가하는 일련의 단계를 거쳐 반복된다. 예비농축단계가 끝난 후, 정화된 샘플물질을 상술한 장치로 분석하는데, 이러한 분석으로, 여러물질을 식별하고, 물질의 존재량을 결정하게 된다.
제어시스템은 제어 및 데이타 처리시스템으로서, 이차적으로 특정 물질의 존재여부를 보고하는 것으로, 소망하는 바에 따라 그 수준까지 보고하는 것이다. 또한 본 시스템은 물질의 배경수준과 경보수준 사이를 식별할 수도 있다. 또한 마이크로프로세서 또는 디지탈 컴퓨터에 의해 실행하는 자동조절법으로 전체 시스템의 작동을 제어할 수도 있다. 콘트롤시스템을 분자화된 프로그램기법에 의해서 여러 물질을 검색하도록 재프로그램되는 것이 용이하다.
본 발명의 예시를 위하여, 현재 바람직한 형태의 도면을 표시한다. 하지만, 본 발명이 도시된 바의 배열이나 사용기구들로만 제한되지 않음이 이해될 것이다.
제1도는 본 발명의 폭발물 검색스크린 시스템(10)의 블록도를 도시하는 것으로, 도시된 바와 같이, 폭발물 검색스크린 시스템은 샘플링 수단(20), 미립자 수집기 및 검출기(35)로 이루어진 제1샘플수집분석 서브시스템(30), 증기수집 및 검출기(45)로 이루어진 제2샘플수집분석 서브시스템(40), 및 시스템작동의 모든 단계를 제어하는 제어 및 데이타 처리시스템(50)으로 이루어진다.
미립자 수집기 및 검출기(30), 즉 PCAD는 샘플수집기 및 증발기, 즉 SCAV 및 화학분석기로 이루어지며, 화학분석기로서 가스 크로마토그래피/전자포획검출기 또는 이온유동성 스펙트로미터의 어느것을 사용해도 좋다. PCAD(35)의 일차적인 기능은 관심있는 화학화합물용 샘플링 수단에 의해 수집된 공기의 샘플체적내의 미립자를 수집분석하는 것이다. 주요 기능은 우선 미립자를 수집해서, SCAV내의 증기로 전환하고 이어서 증기를 분석용 화학분석기에 배출함으로서 달성된다.
미립자의 수집에 이은 기화시에 직면하는 것으로 반드시 풀어야 하는 여러 과제가 있다. 첫째, 관심있는 미립자만의 수집이다. 여러 화합물의 미립자는 크기가 변하므로, 다른 크기의 수집부재를 사용해야만 한다. 또한, 미립자가 수증기 또는 먼지와 같은 더 큰 입자에 부착될 수도 있다. 대부분의 미립자가 공기의 특정체적에 함유되는 것이 가능하기 때문에, 수집부재는 관심있는 미립자만을 선택적으로 흡수해야만 한다. 본 발명에서는 여러 크기의 필터메쉬부재, 또는 여러 미립자를 흡수하도록 필터부재위 또는 인접한 복수의 흡수제물질을 사용한다. 둘째, 수집된 미립자를 기화시켜야 하는 것이다. 기화처리는 매우 중요하고 복잡한 절치이다. 다른 미립자는 다른 기화온도를 가지기 때문에, 기화온도는 목표미립자를 효과적으로 기화하도록 하여, 목표미립자내의 관심있는 분자에 과도한 열손상을 주지 않도록 정화하게 제어해야만 한다. 셋째, 농도의 문제가 있다. 가장 좋은 분석결과로서, 공기의 특정체적내의 미립자의 농도는 높을수록 좋은 것이다. 그러므로, 기화처리는 기화된 샘플을 화학분석기로 주입하는데 이용되는 캐리어가스 사용과 연계된다. 이러한 과제의 해결뿐 아니라 기타 본 발명에서 해소하고자 하는 모든 것은 이하의 SCAV의 상세한 설명에 자세히 기재하고 있다.
증기수집기 및 검출기(45), 즉 VCAD는 샘플수집기 및 예비농축기 즉 SCAP 및 가스 크로마토그래피/전자포획검출기 또는 이온유동성 스펙트로미터의 어느 것을 사용해도 좋은 화학분석기로 구성된다. VCAD(45)의 주요 기능은 목표증기용으로 수집된 공기샘플을 수집하고, 예비농축하고, 분석하는 것이다. 이러한 기능은 SCAP내의 목표분자를 우선 선택적으로 수집하여 예비농축하고, 이어서 증기를 분석용 화학분석기로 보냄으로써 달성된다.
분석을 위한 증기의 수집에는 두 개의 큰 과제에 직면한다. 첫째, 공기샘플내의 목표증기를 저농도로 하는 것이다. 샘플링 챔버 포탈, 파지막대 또는 자동조작된 수화물/소포 샘플링 챔버내에 수집된 공기의 어떠한 특정체적에 대해서, 목표증기를 농도를 낮추어가야 한다. 그러므로, 적어도 하나는 농축단계에서의 SCAP는 목표하지 않는 증기를 버리면서 목표증기를 농축된 샘플체적으로 선택적으로 농축해야 한다. 둘째, 목표증기내의 분자에 열손상이 가해지는 것이다. 농축처리는 목표증기의 흡수에 이은 탈수로 된다. 이러한 처리는 흡수제로부터 목표증기를 흡수하도록 일정량의 열이 요구된다. 너무 열을 많이 사용하면, 목표증기내의 분자는 과도히 파괴되고, 너무 열을 적게 사용하면, 목표증기는 탈수되지 않는다. 이러한 과제에 대한 해결방안은 이하의 VCAD의 상세한 설명에 기재하고 있다.
제1(b)도는 전체 시스템(10)의 더욱 상세한 블록도를 예시하는 것으로, 제어시스템(50)은 시스템(10)의 전체 작동을 제어하는 저장 디지탈 프로그램을 실행하는 프로세서(51), 프로세서(5)와 시스템(10)의 나머지 구성부품 사이의 공유영역인 프로세스 제어모듈부(53), 샘플링 결과의 판독 및 시스템(10)의 최근상태 및 현황을 제공하는 디스플레이부(55)로 구성된다. 액튜에이터 및 인터페이스 유닛모듈부(60)는 프로세서(51)로부터의 제어신호들을, 시스템(10)에서 사용되는 여러 액튜에이터를 작동하는 전기신호들로 전환하는 복수의 제어유닛의 집합체이다. 파워유닛(70)은 동력원으로서 시스템(10)의 모든 구성부품에 이용된다. 파워유닛(70)은 제어시스템(50), 액튜에이터 인터페이스 유닛모듈부(60), PCAD(35) 및 VCAD(45)에 동력을 제공한다.
제1(b)도에 예시된 바와 같이, PACD(35)는 이온유동성 스펙트로미터 및 가스 크로마토그래피/전자포획검출기(80)에 접속된다. 바람직한 실시예로서는 이온유동성 스펙트로미터만이 사용된다. 하지만, 가스 크로마토그래피/전자포획검출기는 대신 사용할 수 있고 또는 두 개를 결합해서 사용할 수도 있다. VCAD(45)는 가스 크로마토그래피/전자포획검출기 및 이온유동성 스펙트로미터 결합부(90)에 접속된다. 바람직한 실시예에서는 가스 크로마토그래피/전자포획검출기을 사용하였지만, 이온유동성 스펙트로미터를 대신에 사용할 수도 있고 또는 두 개를 결합해서 사용할 수도 있다. 중요한 것은 하나이상의 전자포획검출기를 하나의 가스 크로마토그래피와 함께 사용해도 좋은 것이다. 다중 전자포획검출기가 사용되며, 캐스케이드화될 수도 있다.
가스 크로마토그래피는 시간초과된 것을 검출하기 이해 휘발성 화합물의 분자를 분리하는데 사용된 장치이다. 이 장치는 고정 흡수제상을 함유하는 체적을 통해 가스화유동상의 통로를 포함하는 분리기법을 이용한다. 가스 크로마토그래피는 정량분석기법으로서 주로 사용된다. 가스 크로마토그래피는 통상 어떠한 이온이 존재하는지를 결정하는데 사용된 이온화 챔버인 전자포획검출기와 같은 최종 검출 장치와 연계해서 사용된다. 이온유동성 스펙트로미터는 특정분자가 검출기에서 도달시간을 식별하도록 샘플분자를 이온화하여 검출하는 장치이다.
사람을 위한 샘플링 챔버 포탈은 사람이 보통의 속도로 이 챔버를 통해서 걸을 때 내부 공기흐름이 분석을 위해 수집되는 샘플링 포트로 증기 및 미립자의 샘플을 운반하도록 설계된다. 이러한 챔버 설계에는 세가지 설계요구사항이 있다. 첫째, 샘플링 챔버 포탈은 챔버를 통과하는 사람 또는 대상물을 둘러싸는 분위기의 주요샘플을 모아야만 한다. 이러한 첫째 설계요구사항에 따라, 샘플링 챔버포탈은 평균크기의 개개인이 챔버를 안락하게 통과할 수 있을 정도로 커야만 하는 것을 고려해야 한다. 그러므로, 챔버내에 놓인 고려할만한 증기는 공기의 몇백만분의 일부만의 증기 또는 미립자 또는 그 이하에서 만이 가능하게 된다. 이러한 희박성의 문제에 대한 해결책은 챔버를 통과하는 개개인 또는 대상물이 주위의 목적샘플이 모아질 수 있을 정도의 시간동안 챔버내에 남아있을 정도로 길게 챔버를 설계한다. 둘째, 감도성, 선택성 및 분석하고자 하는 샘플의 교차오염을 방지할 목적을 위해, 수집하고자 하는 샘플을 주위대기와 가능한 많이 분리해야 한다. 이러한 둘째 설계요구사항에 따른 해결책을 고려할 때, 더욱 커다란 챔버를 가짐으로서 야기된 희박성의 문제를 다시한번 고려하는 것이 필요하다. 이미 희박성의 문제가 존재하기 때문에, 내부 공기와 주위공기와의 혼합에 의한 오염과 희박성을 최대한 방지하도록 기하학적으로 독특하고 내부를 공기 역학적으로 설계해야한다. 세째 설계요구사항은 가능한 짧은 시간내에 될 수 있는한 평안한 형태로 샘플이 모아야 한다는 것이다. 이러한 세째 요구사항을 고려함에 있어서, 상술한 과제 및 해결방안을 고려하여 서로의 균형을 찾는 것이 필요하다. 개개인 또는 대상물이 챔버를 통과하는데 걸리는 시간이 충분한 샘플이 모이기에 충분히 길어야 하겠지만, 사람의 왕래에 지나친 지연을 초래할 정도로 길어서는 안된다. 또한, 희박성의 문제가 있기 때문에, 주위 대기와의 교차오염을 방지할 수 있도록 독특하게 챔버를 설계해야 하며, 이러한 독특한 설계는 정상적인 소통을 방해해서는 안된다. 그러므로, 둘째 과제의 해결책으로 언급된 공기역학은 충분한 샘플이 신속하게 모이도록 해야 한다.
제2도 및 제3도는 샘플링챔버포탈(100)의 단면측면도 및 단면도를 도시하는 것으로, 샘플링챔버포탈(100)은 내부의 길이가 대략 6피이트, 높이가 7피이트, 폭이 3피이트인 직사각형이다. 이러한 크기는 상술한 바와 같은 충분한 샘플을 모으기에 충분한 대략 2~3초동안, 보통 걸음속도로 걷는 평균크기의 개인이 챔버(100)내에 머무를 수 있다. 직사각형챔버(100)는 두 개의 벽(102a)(102b)을 가지며, 챔버(100), 플로어(104), 가장 중요한 수렴 또는 원추형천장(106) 및 지붕(107)을 활주한다. 챔버(100)를 통과하는 승객의 왕래를 중지함이 없이 하기 위해서, 문없이 두 개의 벽(102a),(102b)만을 사용하였다. 벽(102a),(102b)에 부착된 핸드레인(108a),(108b)이 챔버(100)를 개개인이 빠르고 안전하게 통과할 수 있도록 각각 제공된다. 챔버(100)의 플로어(104)는 반드시 필요한 것이 아니며, 기타 배열에서는 사용하지 않는다. 챔버(100)는 알루미늄 및 플라스틱을 포함하는 다양한 재질로 만들 수 있다. 하지만 다이버그래스 또는 플랙시그래스와 같은 투명재질은 챔버(100)를 통과하는 개개인을 관찰할 수 있어서 바람직하다. 또한, 비데오카메라(109) 또는 전자스틸화상카메라를 사용하여 수집된 데이타에 따라 전기적으로 저장되는 챔버(100)를 통과하는 개개인의 화상을 포착할 수도 있다.
샘플링챔버포탈(100)은 공기재순환원리로 작동하며, 내부재순환체적으로부터 제거된 공기만이 샘플링 포트(118a)에 의해 비교적 적은 양이 남는다. 내부공기체적은 내부흐름가이드 또는 제트류를 통해 순환되어, 원추천장(106)의 중앙에 접속된 16인치 x 16인치의 직사각형 배관으로서, 천장(106)과 지붕(107)사이에 만든 공간으로 비어있는 수집덕트(110)에 수집된다. 이에 의해, 대략 1초동안 챔버(100)내의 어느곳에서의 증기 및 미립자 샘플을 샘플링 포트(118a)에 전달할 수 있는 커다란 체적의 통제된 재순환 공기흐름이 있게된다.
원추천정(106)은, 샘플링 목적용으로 터적은 횡단면을 가로질러 더 큰 체적의 공기를 집중하도록 작용하는 공기샘플흐름용 전환깔때기를 만들므로 샘플체적을 수집하게 된다. 동적 저압지대는 공기가 수집덕트(110)를 통해 4개의 배기팬(2개는 (114),(114a)로서 제2도에 도시됨)에 의해 천장통풍구로 추출되는 경우, 수집덕트(110)의 범위에서 만들어진다. 챔버(100)의 각각의 모서리에는 6인치 직경의 단부기둥(112a)~(112d)이 있다. 4개의 단부기둥(112a)~(112d)의 각각은 챔버(100)에 수직으로 장착되어 플로어(104)에서 천장(106)까지 주행한다. 각각의 기둥(112a)~(112d)은 길이가 1피트, 폭이 ½인치인 6개의 슬롯을 가지며, 챔버(100)의 중앙을 향하여 45°각도로 공기흐름을 향하는 ½인치 내부가이드 날개(도시하지않음)가 있다. 기둥(112a)~(112d)을 통하는 공기흐름은 4개의 독립팬에 의해 제공되고, 팬중 2개는 제2도에 (114),(114a)로 도시하고 있다. 4개의 팬은 원추천장(106)위 및 외부지붕(107)아래의 챔버(100)에 장착된다. 각각의 팬은 단부기둥(112a)~(112d)의 하나가 접속되어 1000 CFM의 공기를 각각의 기둥(112a)~(112d)에 제공한다, 팬의 흡입구쪽은 팬이 차지하는 공간과 동일 공간에 위치된 공통 통풍구로 개방된다. 또한 이러한 내방향 수직공기제트류(113a)~(113d)에는 플로어(104)를 따라서 그리고 벽(102a),(102b)에 대향하여 장착된 측면 공기흐름파이프(116a),(116b)에 놓인 두 개의 상방향 공기가이드 또는 제트류가 있다. 측면흐름파이프(116a),(116b)는 단부기둥(112a)~(112d)에 접속되어 공기를 수용한다. 각각의 측면흐름파이프(116a)(116b)에는 12인치 x ½인치 공기슬롯(117a)(제2도에 하나만 도시)이 제2도에 도시된 바와 같이 45° 각도에서 챔버의 중앙을 향하여, 각 파이프의 중심에 놓인다. 단부기둥(112a)~(112d)과 측면흐름파이프(116a),(116b)에 의해 만들어진 공기흐름의 결합효과는 챔버(100)의 중심영역에 만들어진 동적고압영역이다. 수집덕트(110)를 통해 공기를 추출하는 직사각형팬은 챔버(100)내의 동적저압지대를 만들고, 수집덕트(110)를 행해서 순공기흐름을 만든다. 이러한 공기흐름은 챔버를 통과하는 개개인 또는 대상물을 소제하는 흐름이다. 원추천정(106)을 통해서 그리고 수직덕트(110)쪽으로의 공기샘플의 배출에 의해 만들어진 고압영역 및 저압영역의 효과는, 매우 작은 외부공기가 챔버(100)를 들어오거나 나가게 되는 대기 상태의 균형을 이루는 것이다. 기본적으로, 고압영역은 챔버(100)에 들어오는 공기를 억제한다. 대부분의 이동공기질량은 수집덕트(110)를 통해서, 챔버(100)의 내부체적을 재순환하도록 4개의 팬에 의해 다시한번 사용되는 공통 통풍구로 간다. 재순환 공기의 부분은 챔버(100)로 부터 선택된 샘플을 제2단계의 작동으로 운송하는데 사용되는 파이프(118)의 개방단부인 샘플링 포트(118a)를 통해 수집된다. 즉, 예비농축 및 기화를 이하 설명한다. 현재 사용되는 파이프(118)는 ABC 프라스틱으로 제조되었지만, 스테인레스 스팀과 같은 기타 적절한 파이프 재질을 사용해도 좋다.
4개의 단부기둥(112a)~(112d) 및 2개의 측면 공기흐름파이프(116a),(116d)는 분리 및 방향적인 공기제트흐름류로서 4개의 독립팬에 의해 공급된 공기를 전달하는 일실시예를 나타낸다. 팬은 들어오는 공기를 제트흐름류로 형성하도록 가이드날개 또는 노즐과 함께 여러 형태의 공기덕트 또는 통풍구에 접속된다. 또한, 가이드날개 또는 노즐과 함께 칸막이된 중공벽이 팬으로부터의 공기를 분리하여 방향성있는 공기제트흐름류로 형성하는 다른 시도로서 사용된다. 공기흐름을 가이드 수단에 공급하는 방법 및 제트흐름류가 형성된 방법은 위험한 것은 아니지만, 제트흐름류에는 특정한 방향성이 있다. 제트흐름류의 적절한 각도 및 방위가, 샘플링 챔버(100)내부의 공기체적의 통합성을 유지하면서, 챔플링 챔버(100)를 통과하는 개개인 또는 대상물을 소제할 수 있는 공기의 순수흐름을 제공하도록 유지되는 것은 중요한 것이다.
[파지막대]
파지막대는 개개인 또는 대상물상의 특정지역으로부터 공기의 샘플체적을 모으고, 개개인 또는 대상물로부터 미립자를 제거하고, 주위분위기로부터 공기의 샘플체적의 오염을 방지하면서 미립자를 공기의 샘플체적으로 유입하는 장치이다. 샘플링 챔버 포탈은 개개인을 둘러싸는 증기를 모으고, 개개인으로부터 미립자를 소제하는 반면, 막대는 개개인 또는 대상물상의 특정지역으로부터 증기 및 미립자를 함유하는 더욱 농축된 샘플체적을 모은다.
제4도는, 파지막대(200)의 하부 측면도를 도시하는 것으로, 파지막대(200)는 기본적으로 두 개의 면, 즉 헤드(210)와 손잡이(240)로 이루어진다. 헤드(210)와 손잡이(240)는 헤드(210)를 피봇선회를 어렵게 하거나 어려운 각도로 조절하는 스위블 조인트(223)로 접속된다. 헤드(210)는 헤드(210)의 유입포트(214)내에 설치된 회전부러쉬(212)로 우러어진다. 회전부러쉬(212)는 개개인 또는 대상에 부착된 미립자를 소제하여 제거하는데 이용된다. 회전부러쉬(212)는 구동벨트(218)를 통해 공기터빈(216)에 의해 구동된다. 공기터빈(216)은 헤드(210)의 유출단부를 향해 위치되며, 터빈(216) 날개를 지나는 공기흐름에 의해 구동된다. 터빈(216)을 구동하는 공기흐름은 제2샘플수집분석 서브시스템내에 위치한 흡입팬에 의해 발생된다. 이 흡입팬은 샘플링 주기동안 공기의 샘플체적을 추출하도록 사용된다. 다음 절에 샘플링 절차에 대한 상세한 설명이 있다. 소제작용의 효과 및 공기의 샘플체적의 추출은 증기 및 미립자를 함유하는 공기의 샘플체적을 만들도록 결합한다.
관심있는 여러 물질은, 물질과의 접촉으로 개개인 또는 대상물이 끈끈한 잔류물(sticky residues) 또는 끈끈한 미립자가 남게되는 것이 주요하다. 그러므로, 이를 제거하기 위하여, 개개인 또는 대상물에서 물리적으로 소제하는 것이 필요하다.
끈끈한 미립자는 군용고성능폭약인 C4, DM-12 및 SEMTEX와 같은 플라스틱 폭발물등의 목표물질의 특정등급을 형성한다. 이러한 미립자는 극히 저증기압을 나타내기 때문에 수집되는 것이므로, 증기 검출기로는 검출되지 않는 점이 중요한 것이다. 이러한 폭발물은 종래의 폭발물보다 10,000~1,000,000배 낮은 증기압을 가진다. 그러므로, 미립자 자체가 수집되지 않으면, 이러한 폭발물의 존재를 실제로 검출하는 것은 불가능하다. 이러한 특정 폭발물은 폭발물과의 접촉시마다 남게되는 끈끈한 잔류물없이 취급될 수 없다. 이 현상의 완전한 설명은 이하 분석설명부분에서 한다.
공기의 샘플체적은 추출하는데 사용된 흡입팬은 70~85CFM의 흐름 비율을 나타낼 수 있다. 이러한 흐름율은, 파지막대(200)가 화물의 측면에 대해 밀봉된 경우 물이 115~140인치 상승할 수 있는 진공으로 변환되고, 파지막대(200)가 1인치 오리피스를 통해 주위분위기로 개방된 경우, 물이 33~40인치 상승할 수 있는 진공으로 변환된다. 이러한 진공은 천 및 비닐 슈트케이스의 측면을 통해서 뿐만 아니라, 폭발물이 은닉된 플라스틱 백의 측면 벽을 통해서 증기를 파지막대(200)가 추측할 수 있음이 실험을 통해 입증되었다. 증기의 의미있는 샘플 포착의 오염이 초기 샘플의 농도 및 특정 콘테이너의 기공율에 따라 포착된다. 유입포트(214)는 경화 플라스틱 또는 금속과 같은 강성재질로 형성된 엣지부(220)로 구성된다. 이러한 엣지부(220)는, 엣지부(220)를 개개인 또는 대상물상의 틈으로 밀어넣도록 하는 스프링부가 메카니즘에 의해 유입포트(214)에 부착된다. 이는 엣지(220)의 외측 매체상에 놓인 연질탄성물질의 밀봉 엣지부(222)를, 주위분위기에 의해 공기의 샘플체적의 오염을 방지하는 진공밀봉을 제공하도록 대상과 접촉하도록 옮길 수 있다.
헤드(210)는 도관(224)과 스위블조인트(223)를 통해서 손잡이(240)에 접속된다. 이미 서술한 바와 같이, 이러한 조인트는 어떤 위치로의 헤드(210)의 접근성을 크게한 스위블접속이다. 도관(224)을 손잡이(240)의 길이를 통해 주행하고, 그후 가용성이 있게 된다. 제1 및 제2샘플수집분석 서브시스템에는 파지막대(200)를 접속하고, 이에 서술한 바와 같이 예비농축 및 기화를 위한 이러한 서브시스템에 수집된 공기의 샘플체적을 운송한다. 파이프(224) 및 손잡이(24)의 결합은 이동을 더욱 자유롭게 하도록 스위블접속이어도 좋다.
제5도는 손잡이(240)의 설계를 잘 예시하도록 파지막대(200)의 측면도를 도시한 것으로, 손잡이(240)는 파이프(224)를 주행하는 주면(242)과 사용자가 쥐게되는 그립면(244)으로 이루어진다. 제어케이블(246)이 그립면(244)을 통과하여, 후술하는 제어 및 데이타 처리시스템으로부터의 모든 제어 및 신호 디스플레이 와이어를 파지막대(200)의 제어 및 디스플레이에 지지된다. 제6도는 파지막대(200)의 평면을 예시하고, 제어패널(248) 및 디스플레이 패널(250)을 도시하고 있다. 제어 및 디스플레이는 원격으로 검색스크린 시스템을 작동하도록 해도 좋다.
제어패널(248)은 검색 및 스크린 시스템의 단일사이클기능, 연속사이클기능, 정지기능 및 리셋기능을 작동하도록 사용된 제어스위치로 이루어진다. 단일사이클, 연속사이클 및 정지기능은 목표물질의 수집과 연계된다. 리셋기능은 경부상태 후 시스템을 재초기화하도록 사용된다. 디스플레이패널(250)은 경보 디스플레이 지역 및 수치 디스플레이 지역으로 구성된다. 경보 디스플레이 지역은 목표물질이 제1 및 제2샘플수집분석 서브시스템의 양자에 의해 검출되어지는 여부를 표시하도록 사용된 것이며, 또한, 경보 디스플레이는 목표 화합물이 검출되었음을 사용자의 시스템에 표시하는 음향경보로 이루어진다. 수치 디스플레이 지역은 샘플에 따라 식별번호를 디스플레이 하도록 사용되는 것이지만, 경보를 일으킨 샘플의 식별번호를 디스플레이하도록 사용되어도 좋다.
[동조작 수화물/소포 샘플링 챔버]
자동조작 수화물/소포 샘플링 챔버는 대상물을 둘러싸는 공기의 샘플체적을 모으고, 대상물의 모든 노출표면으로부터 미립자를 제거하고, 공기의 샘플체적으로 미립자를 유입하는 장치이다. 파지막대와 같이, 자동조작 수화물/소포 샘플링 챔버 포탈보다 증기 및 미립자를 함유하는 공기의 더욱 농축된 샘플체적을 모은다. 파지막대의 경우처럼, 자동조작 수화물/소포 샘플링 챔버는 대상물로 부터 직접 공기의 샘플체적을 모으는 수단을 가진다.
제7도는 자동조작 수화물/소포 샘플링 챔버(300)의 기본형태를 도시하는 것으로, 터널구조의 끝부분이 개방된 직사각형이다. 챔버(300)의 크기는 다양하지만, 편의를 위하여 현재 공항에서 사용되는 종류의 수화물 주사 X선 장치와 일치하도록 선택하였다. 본 실시예에 있어서, 자동조작 수화물/소포 샘플링 챔버(300)는 대략 길이가 6피이트, 폭이 38인치, 높이가 32인치이다. 자동조작 수화물/소포 샘플링 챔버(300)는 원한다면, 연장할 수 있지만, 대략 3~7초동안 수화물 또는 소포를 샘플링할 수 있는 속도에서 챔버(300)를 통해서 수화물 또는 소포를 옮기는데 이용되는 콘베이어 벨트(350)에 끼워진다. 또한, 자동조작 수화물/소포 샘플링 챔버(300)는 공기의 샘플체적을 모으는데 이용된 적어도 4개의 자동조작 샘플링 헤드(310),(320),(330),(340)으로 이루어진다.
4개의 자동조작 샘플링 헤드(310),(320),(330),(340)의 각각 관심을 끄는 화살 또는 기타 대상물로부터 끈끈한 미립자를 제거하는데 사용되는 부러쉬를 포함한다. 제1자동조작 샘플링 헤드(310)는 제8도에 도시된 바와 같이, 콘베이어 벨트(350) 바로 앞의 챔버(300) 입구에 놓인다. 제1자동조작 샘플링 헤드(310)의 유입구는 챔버(300)의 전체 폭을 넓히고, 콘베이어 벨트(350)위로 밀려올 때 회전 부러쉬가 수화물 또는 소포(302)의 바닥으로부터 증기 및 미립자를 조용히 소제하여 추출하도록 설정된다. 이미 서술한 바와 같이, 관심을 끄는 여러물질은 접촉하는 대상물상에 끈끈한 잔류물을 남기게 되어 대상물로부터 미립자를 소제하는 것이 필요하다. 제1자동조작 샘플링 헤드(310)는 파이프 또는 도관(312)을 통해서 공통 통풍구(도시하지않음)에 접속된 밸브이다.
제2자동조작 샘플링 헤드(320)는 챔버(300) 입구 안쪽의 샘플링 챔버(300)의 지붕에 힌지 접속된다. 제9도에 샘플링 헤드(320)의 대표예를 도시한다. 제2자동조작 샘플링 헤드(320)의 유입구는 샘플링 챔버(300)의 전체폭을 넓히고, 수화물 또는 소포(302)가 샘플링 챔버(300)를 통해 움직일 때, 제2 샘플링 헤드(320)는 수화물 또는 소포(302)의 상부로부터 증기를 소제하여 추출한다. 제2자동조작 샘플링 헤드(320)는 두 쌍의 파라레버 아암(321),(323)에 의해 샘플링 챔버(300)의 지붕에 접속된다. 제1 및 제2옵셋 스프링(325),(327)은, 샘플링 헤드를 수화물의 통로로 가압하여, 챔버를 통해 이동할 때 샘플링 헤드(320)와 수화물 또는 소포(302) 사이에 장력을 주기 위하여, 각 세트의 파라레버아암(321),(323)사이에 부착된다. 옵셋 스프링(325),(327)은, 파라레버 아암(321),(323)이 상방으로 가해질 때, 수화물 또는 소포(302)와 접하는 형태로 제2자동조작 샘플링 헤드(320)를 유지한다, 제2자동조작 샘플링 헤드(320)는 파이프 또는 도관(322)을 통해 공통 통풍구에 접속된 밸브이다.
제10도에 예시한 바와 같이, 제3 및 제4자동조작 샘플링 헤드(330),(340)는 제2자동조작 샘플링 헤드(320)와 간섭하지 않도록 샘플링 챔버(300)의 반대쪽에 힌지 접속된다. 제3 및 제4샘플링 헤드(330),(340)는 수화물 또는 소포(302)의 측면이 샘플링 헤드에 의해 부드럽게 소제되도록 스프링 하중 또는 센서 또는 서보모터(도시되지 않음)를 사용해서, 수화물 또는 소포(302)의 폭을 자동적으로 조정한다. 제3 및 제4샘플링 헤드(330),(340)는 파이프 또는 도관(332),(342)을 통해 통상의 분지관에 접속되는 밸브이다.
일단의 수화물 또는 샘플링은 3개의 샘플링 사이퀸스를 포함한다. 첫째, 수화물 또는 소포(302)는 샘플링 챔버(300)의 입구에 놓인 제1자동조작 샘플링 헤드(310)를 가로질러 움직인다. 이러한 공정동안, 제2샘플수집분석 서브시스템에 위치한 흡입팬에 의해 발생된 흡입 및 공기흐름은 이러한 샘플링 헤드(310)에 모두 제공된다. 이 샘플링 단계에서의 밸브 시스템(도시하지 않음)은 통상의 분지관에 개방되도록 샘플링 헤드(310)용 밸브를 제공하는 반면, 나머지 샘플링 헤드(320),(330) 및 (340)에 대한 밸브는 폐쇄한다. 제2샘플링 단계에서, 제2자동조작 샘플링 헤드(320)가 작동된다. 수화물 또는 소포가 샘플링 챔버(300)내의 설정점에 이르면, 제2샘플링 헤드(320)는 그 센서에 의해 작동된다. 통상의 분지관으로의 공기흐름을 조절하는 밸브(도시하지 않음)는 개방되고, 제2자동조작 샘플링 헤드(320)에 도입되는 밸브는 개방되는 반면, 나머지 샘플링 헤드(310),(330),(340)와 연계된 밸브는 폐쇄된다. 공기흐름 및 흡입은 제2자동조작 샘플링 헤드(320)에 모두 제공된다. 제3단계 및 최종단계에서, 제3 및 제4샘플링 헤드(330),(340)이 작동된다. 수화물 또는 소포(302)가 샘플링 챔버(300)내의 다른 설정점에 이르면, 제3 및 제4샘플링 헤드(330),(340)는 제공된 센서에 의해 작동된다. 이러한 최종 단계에서 밸브 시스템은 이러한 두 개의 자동조작 샘플링 헤드(30),(340)로부터만 공기흐름 및 흡입이 제공된다. 수화물 또는 소포(302)가 콘베이어 벨트(350)의 전방으로 움직일 때, 제3 및 제4샘플링 헤드(330),(340)는 수화물(302)의 측면에 인접해서, 부드럽게 소제하여 증기 및 미립자를 추출한다.
공기의 샘플체적을 추출하는데 이용된 진공팬은 각각의 샘플링 헤드에서 70~85 CFM의 흐름속도를 나타내므로서, 샘플링 헤드를 수화물의 용접 및 폐색조인트부를 통해서 증기를 추출한다. 천 및 비닐 슈트케이스를 통할 뿐 아니라, 폭발물을 은닉하는데 사용된 플라스틱 물질을 통해서도 증가를 추출한다. 의미있는 샘플증기가 모였는지의 결정은 초기 샘플의 농도와 특정 콘테이너의 기공율에 의한다.
통상 분지관(도시하지 않음)은 제1 및 제2샘플수집분석 서브시스템에 접속된다. 일실시예에서는 각각의 자동조작 샘플링헤드(310),(320),(330),(340)에 의해 수집된 공기의 샘플체적이 제1 및 제2수집분석 서브시스템에 직접 보내져서, 새개의 별도분석이 수화물(302)의 특정부분에 행해진다. 제2실시예에 있어서, 4개의 자동동작 샘플링 헤드(310),(320),(330),(340) 모두에 의해 수집된 공기의 샘플체적이 모일 수 있고, 그 후 단일분석을 위해 제1 및 제2샘플수집분석 서브시스템에 방출된다.
[제1 샘플수집분석 서브시스템]
제11(a)도에 도시된 제1샘플수집분석 서브시스템은 미립자 수집기 및 검출기이다. 샘플링 챔버 포탈, 파지막대를 통한 걸음 또는 자동조작 수화물/소포 샘플링 챔버인 샘플링 수단과, 제2샘플수집분석 서브시스템 사이의 라인에 놓인다. PCAD(400)는 가스 크로마토그래피/전자포획검출기, 즉 GC/ECD 또는 이온이동성 스펙트로미터 또는 양자 모두여도 좋은 화학분석기(460)와 샘플 수집기 및 증발기(410)로 구성된다. PCAD(400)는 관심을 끄는 화합물을 위한 3개의 샘플링 수단중 하나에 수집된 공기의 샘플체적내에 미립자를 수집해서 분석하는데 사용된다. 이는 미립자를 우선 수집해서 SCAV(410)내에 증기로 전환한 후, 증기를 분석용 화학분석기(460)에 보냄으로서 달성된다. 화학분석기(460)의 형태와 연관되어 작동하는 SCAV(410)를 다음 절에 설명한다.
[샘플수집기 및 증발기(SCAV)]
SCAV(410)는 세 개의 샘플링 수단중 어느 하나와 제2샘플수집분석 서브시스템(500) 사이의 라인에 놓인다. SCAV(410)는 PCAD(400)를 통해 세 개의 샘플링 수단중 하나로부터 제2샘플수집분서 서브시스템(500)으로 움직일 때, 공기흐름류로부터의 미립자 샘플을 수집해 기화하는데 사용된다. SCAV(410)는 세 개의 샘플링 수단의 하나로부터 공기의 샘플체적을 추출함으로서 공기흐름류를 SCAV(410)로 흐르도록 한다. 흡입팬(404)은 흡입쪽의 파이프(402)에 접속되고, 팬(404)의 방출은 주위분위기에 대한 통기 또는 배기시스템에 접속된다.
SCAV(410)는 회전원형판(412), 수집챔버(414), 기화챔버(416), 및 청정챔버(418)로 구성된다. 수집, 기화, 청정챔버(414),(416),(418)는 제1 및 제2고정 SCAV판(420),(422)의 결합으로 형성된다. 제1 및 제2고정 SCAV판(420),(422)의 각각의 세 개의 챔버(414),(416),(418) 각각의 체적의 대략 절반으로 구성된다. 제1 및 제2고정 SCAV판(420),(422)은 수집챔버(414), 기화챔버(416) 및 청정챔버(418)가 서로 120° 떨어지도록 맞추어진다. 회전원형판(412)은 제1 및 제2고정판(420),(422) 사이에 설치되어, 그 사이에서 회전하도록 장착된다. 회전원형판(412)은 120°씩 등간격진 3개의 원형구멍(412a),(412b),(412c)가지며, 3개의 메쉬필터부재(426a),(426b),(426c)를 덮는다. 모든 샘플링 주기동안 회전원형판(412)은 모터(428)에 의해 120°씩 회전하므로서 각각의 메쉬필터부재(426a),(426b),(426c)는 주어진 샘플링 주기동안 수집챔버(414), 기하챔버(416) 또는 청정챔버(418)의 하나를 차지한다. 회전원형판(412)을 회전하는데 이용된 모터(428)는 이후의 절에서 상세히 설명하고자 하는 제어 및 데이타 처리시스템의 통합부분인 PCAD 액튜에이터 유닛에 의해 제어된 기어헤드모터이다. 스텝퍼모터 또한 사용할 수 있다. 각각의 회전이 끝나면, 솔레노이드(430)에 의해 작동되는 레버메카니즘(432)은 제1 및 제2고정 SCAV판(420),(422)을 함께 밀게되므로서, 3개의 필터부재(426a),(426b),(426c)의 각각은 투정 샘플링 기간동안 3개의 챔버(414),(416),(418)의 어느 하나에 밀봉된다. 솔레노이드(430) 및 레버메카니즘(432)은 PCAD 액튜에이터 유닛에 의해 제어된다. 3개의 필터부재(426a),(426b),(426c)는 공기밀착방식으로 3개의 챔버(414),(416),(418)의 각각에 완전히 밀봉된다. 공기밀착밀봉은 3개의 챔버(414),(416),(418)의 각각을 둘러싸는 O-링 밀봉부에 의해 달성된다. O링 밀봉부는 챔버의 주변, 더욱 정확히 말하면, 제1 및 제2고정 SCAV판(420),(422)의 각각의 절반 챔버의 각각 둘레에 놓인다. SCAV(410)의 설계 및 작동을 완전하게 예시하기 위하여, 360° 회전의 회전원형판(412)을 설명한다.
회전원형판(412)의 한번의 360°에 대응하는 3개의 샘플링 주기를 예시하기 위하여, 필터부재(426a)는 수입챔버(414)의 안쪽, 필터부재(426b)는 기화챔버(416)의 안쪽, 필터부재(426c)는 시스템 시동간에서 청정챔버(412a) 안쪽에 있다고 가정한다. 이 위치에서, 필터부재(426a)와 구성(412a)은 직접적으로 파이프(402) 라인에 있게 되어서, 필터부재(426a)는, 샘플링 주기동안 3개의 샘플링 수단의 어느 하나에서 추출된 목표 미립자를 선택적으로 수집하는, 즉 물리적으로 포획할 수 있다. 추출된 미립자는 필터부재(426a)에 물리적으로 포획 또는 흡수된다. 이후의 절에서 필터부재(426a),(426b),(426c)는 특정크기의 미립자를 수집해서 증기가 쉽게 통과할 수 있도록 메쉬크기로 변화된다. 이와 같은 2제1샘플링 주기가 끝나면, 솔레노이드(430)는 제어 및 데이타 처리시스템에 의해 작동되므로서 레버메카니즘(432)이 제1 및 제2고정 SCAV판(420),(422)을 분리한다. 제1 및 제2고정 SCAV판(420),(422)의 분리가 끝나면, 기어헤드모터(428)는 제어 및 데이타 처리시스템의 PCAD 액튜에이터 유닛에 의해 결합되어 원형판(412)을 120°회전하므로서 기화챔버(416) 안쪽에 포획한 미립자를 함유하는 필터부재(426a)를 놓는 반면, 필터부재(426b)는 청정챔버(418) 안쪽에, 필터부재(426c)는 수집챔버(414) 안쪽에 놓인다.
기화챔버(416)는, 특정 필터부재가 기화챔버(416)를 차지하는 경우 필터부재(426a)에 접속하는 한쌍의 전기터미널(413)을 포함하는 밀봉챔버이다. 전기터미널(413)의 쌍은 수집된 미립자를 효과적으로 기화하도록 특정량의 저항열 에너지를 발생하기 위하여 컴퓨터로 제어된 전류를 필터부재(426a)에 직접 제공한다. 전류는 제어 및 데이타 처리시스템에 의해 제어된다. 250밀리초 동안의 플래쉬 열이 목표물질을 기화하여, 화학분석기(460)로의 제어된 체적의 샘플의 기화 및 분사를 위해 작동하는 매우 짧은 동안의 기화 챔버(416)내의 가스압력을 순간적으로 증가함이 실험을 통해 입증하였다. 플래쉬 가열 및 기화가 발생하기 때문에, 가스공급수단(434)으로부터의 소량의 캐리어 가스는 가스라인(436)을 통해 기화챔버(416)로 연속해서 공급된다. 가스흐름은 기화된 미립자로부터의 분자를 화학분석기(460)로 소제하거나 운반하는데 사용된다. 바람직한 실시예에 있어서, 사용된 가스는 불활성 가스이지만, 기타 비반응성 가스도 사용할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 기화챔버(416)는 화학분석기(460)에 직접 접속되고 캐리어 가스는 기화된 물질 또는 제1샘플체적을 직접 화학분석기(460)로 들어가고, 제2실시예에서는, 삼방밸브(438)를 기화챔버(416)와 화학분석기(460) 사이의 접촉영역으로서 이용한다. 파이프(437)는 기화챔버(416)로부터 화학분석기(460)로 직접 또는 삼방밸브(438)를 통해서 샘플체적을 운반한다.
제11(d)도는 PCAD 유닛의 바람직한 실시예를 위한 분석기(460)를 개략적으로 예시한다. 이온유동성 스펙트로미터(460)는 수집판(461), 셔터그리드(462) 및 3000볼트 바이어스원(464)에 의해 가압된 저항판(463)이 장착된다. IMS장치는 종래의 방법으로 표류영역(465)을 가로지른 볼트변화를 제공하는 일련의 도전 및 절연링으로 만든다, 니켈 63링(466)은 반응챔버(467) 중간의 이온화원으로 제공된다. 니켈 63은 PCAD유닛대에 기화된 관심분자의 이온화를 위한 저에너지 전자를 발산하는 베타 발산기이다.
제11(d)도에 예시된 이온유동성 스펙트로미터(460)는 신규 샘플을 4~6초 분석하도록 에너지화된 고성능 사이클장치인 반면, 종래의 질량 스펙트로미터는 저성능사이클에서 PCAD 분석기로 적절하므로, 이온유동성 스펙트로미터가 고성능 사이클용으로 더욱 선호된다. PCAD 장치는 RDX 및 RETN 분자에 의해 분석적으로 식별할 수 있는 C4, DM12 및 Semtex와 같은 플라스틱 폭발물의 미세한 미립자 분석검출한다. 하지만, 플라스틱 폭발물은 고성능 사이클 분위기에서 폭발물 결정에 부가하여 중합체, 오일 및 가소제가 실질적으로 포함되며, 종래의 GC/MS 검출기는 불소망의 오염물이 모일수도 있었다. 또한, 작동에 고진공을 요하는 종래의 MS/MS 및 API/MS 장치는 고성능 사이클로부터 포화되어, 그 정확성이 떨어진다. 본 발명의 이온유동성 스펙트로미터에 있어서, 기화된 미립자는 튜브(437)를 통해 플래쉬 기화챔버(416)로부터 반응챔버(467)로 유입된다. 표류가스는 포트(468)를 통해서 장치의 수집기말단에서 유입되어, 플라스틱 폭발물의 미립자에 의해 유입된 불원의 오염물을 따라 배출포트(469)를 통해 배출된다. 반응챔버(467)에 있어서, 기화된 샘플은 니켈63링에 의해 이온화되고, 그후 이온화분자는 셔터그리드(462)에 의해 표류영역(465)으로 들어간다. 대부분의 불원의 오염물을 포함하는 모든 비이온화 분자는 배출포트(469)를 통해 배출된다. 이는 이온화된 분자만이 표유영역으로 유입되기 때문에 표류영역(465)의 벽이 고성능 사이클에 의해 비교적 청결하고 오염되지 않았음을 의미한다.
CPU(475)가 프로세스제어부(473) 및 플래쉬 기화 사이클을 초기화 하면, 샘플 및 유지회로(472)를 리셋하고, 이어 그리드펄스발생기(470)를 초기화한다. 그후 그리드펄스발생기(570)는 신규의 이온샘플을 표류영역(465)에 보내도록 25밀리초마다 트리거그리드(462)를 연속적으로 펄스한다. 수집판(461)의 출력은 증폭되어, 아날로그 디지탈변환기(471)에 의해 디지탈 형태로 변환되며, 그 출력이 샘플유지회로(472)를 통과한다. 샘플유지회로(472)는 PCAD 유닛내의 플래쉬기화와 동기해서 프로세스제어부(413)에 의해 초기화된다.
작동에 있어서, 대표적 성능 사이클은 수집사이클 및 기화사이클을 적어도 포함하여 제11(d)도에 도시하지 않은 청정사이클을 포함하는 것이 바람직하다. 제11(d)도에 도시한 바와 같이, 필터(466),(467)는 수집챔버(414)와 플래쉬 기화챔버(416)사이를 회전한다. 필터유닛(466)이 수집챔버내에 위치되면, 상술한 미립자를 우선적으로 존속한다. 필터(467)가 플래쉬 기화챔버(416)내에 위치하면, 캐리어가스의 공급은 도관(476)을 통해 플래쉬 기화챔버(416)로 보내진다. 그후 프로세스제어부(473)는 직류전류를 필터(467)에 공급함으로서 플래쉬기화를 초기화하여, 상술한 필터를 저항적으로 가열한다. 플래쉬기화는 대략 250밀리초를 취하여, 도관(476)을 통해 챔버를 들어가는 주변 캐리어가스를 가열하는동안 스크린(467)상에 존재하는 수집미립자를 순간적으로 기화한다. 가스 및 플래쉬 기화챔버가 가열될 때, 고에너지 가열가스의 펄스는 거기에 실린 관심분자가 만들어지고, 펄스는 분사수단(437)을 통해 분석기(460)의 반응챔버(467)로 이동한다. 이 영역에서, 관심분자는 25밀리초마다 이온화되고, 다른 샘플은 표류영역(265)에 보내진다. 그리드펄스발생기(470)가 트리거그리드(462)를 연속 펄스하는동안, 스크린(467)은 주어진 성능사이클에서 한번만 가열되거나 4~6초마다 한번 가열된다.
프로세스제어부(473)가 샘플의 플래쉬 기화를 초기화한 후, AD 변환기(471)의 출력을 샘플링하기전 대략 2초동안 샘플유지회로(472)를 지연한다. 샘플유지회로는 대략 ½초를 위한 것이고, 일초동안은, AD 변환기(471) 및 수집판(461)으로부터 대략 20스펙트럼 스위프 또는 플라스마그램을 수용한다. 샘플유지회로(472)는 수집판(461)에서 주기적 간격으로 증폭된 출력신호를 샘플하기 때문에 수집된 평균신호를 나타내는 디지탈패턴을 형성하도록 평균한다. 평균주기의 끝에서는, 수집된 디지탈패턴을 메모리내에 저장된 기타 디지탈패턴과 CPU(475)로 비교한다. 샘플유지회로(472)내에 디지탈패턴과 CPU 메모리의 패턴사이에 일치가 있으면, CPU는 경보상태를 작동한다.
바람직한 실시예에 있어서, RDX 및 PETN분자로부터의 스펙트라용 디지탈패턴은 CPU 메모리(475)내에 저장된다.
가스 크로마토그래피/전자포획검출기가 화학분석기(460)로서 사용되면, 6방밸브(200)가 제11(c)도에 도시된 바와 같이 기화챔버(416) 및 화학분석기(460) 사이의 접촉영역으로서 사용된다. 본 실시예에 있어서, 기화처리는 상술한 바와 동일하지만, 캐리어가스는 기화물질을 직접 화학분석기(460)로 스위프하거나 3방밸브(438)를 통해서 하는 대신에 6방밸브(600)로 스위프한다. 육방밸브는 기화된 샘플로부터 크고 작은 휘발성 증기를 통기하도록 사용되고 GC에 의해 분리하기 위해 관심의 증기샘플을 우선적으로 존속한다. 원하지 않는 증기의 이러한 통기는 GC를 방해하거나 사이클시간을 과도하게 연장하는 것을 피하는 것이 바람직하다. 제13(a)도 및 제13(b)도는 육방밸브의 작동을 예시하고, 육방밸브(600)가 차지하는 두 개의 위치를 나타낸다. 제어 및 데이타 처리시스템의 일부인 인터페이스 제어유닛을 스텝모우터로 구성되며 두 개의 위치사이로 육방밸브(600)를 절환할 수 있다. 어느 위치에 있어서 포트의 쌍으로만 접속된다. 제13(b)도에 예시된 위치 1에서는 포트(1)과 (2),(3)과 (4),(5)와 (6)이 접속되며, 제13(a)도에 예시된 위치 2에서는, 포트(2)와 (3),(4)와 (5),(6)과 (1)이 접속된다. 위치 2에는 부가위치의 흡탈수튜브(604)를 놓는다, 제11(b)도에 도시된 가스흐름라인(436)은 기화된 목표물질과 약간의 오염물을 함유하는 가스를 제13(a)도의 (606)으로 표시된 밸브(600)의 포트(1)로 운반하고, 이때 가스는 내부통로(608)를 통해 제13(a)도의 (610)으로 표시된 포트(6)으로 자동적으로 흐른다. 포트(6)과 (3) 사이에는 목표물질과 이류의 오염물을 함유하는 가스를 통과하는 외부 흡수탈수튜브(604)가 접속된다. 튜브(604) 안쪽의 흡수물질을 증기형태의 목표분자를 위해 특별히 목표되므로, 캐리어가스 및 오염물은, 목표물질이 튜브(604)내에 흡수되는 동안 튜브(604)를 통해 (612)로 표시된 포트(3)로 흐른다. 캐리어가스 및 오염물은 제13(a)도의 (612)로 표시된 포트(3)로부터 내부통로(616)를 통해 제13(a)도의 (614)로 표시된 포트(2)로 흐르고, 배출라인(618)을 통해 외부대기에 통기된다. 제2가스공급수단(620)으로부터 공급된 순수 캐리어가스는 라인(624)을 통해 (622)로 표시된 포트(4)로 공급된다. 순수 캐리어가스는 (622)으로 표시된 포트(4)로부터 내부통로(628)를 통해 (626)로 표시된 포트(5)로 자동적으로 흐른다. 그후, 캐리어가스는 (626)으로 표시된 포트(5)로부터 라인(630)을 경유하여 화학분석기(460)로 흐른다. 가스 크로마토그래피를 포함하는 화학분석기(460)는 작동을 유지하도록 연속하는 가스흐름을 요한다. 육방밸브(600)의 사용은 흡탈수튜브(604)가 흡수사이클에 있다하더라도, 순수 캐리어가스를 화학분석기(460)에 연속적으로 공급한다.
흡수사이클의 끝에서, 제어 및 데이타 처리시스템의 인터페이스 제어유닛은 제13(b)도에 도시된 바와 같은 탈수모드인 위치1로 육방밸브(600)를 자동 절환한다. 제13(b)도의 (606)으로 표시된 포트(1)는 라인(436)을 통해 가스공급수단(434)으로부터의 가스를 수용하지만, 가스는 (606)으로 표시된 포트(1)로부터 내부통로(632)를 통해 (614)으로 표시된 포트(2)로 흐르고, 배출라인(618)을 통해 대기로 통기된다. (622)로 표시된 포트(4)는 내부통로(634)를 경유해 (612)로 표시된 포트(3)로 흐르는 라인(624)을 경유하여 공급부(620)로부터 순수 캐리어가스와 함께 분사된다. 상술한 바와 같이, (612)로 표시된 포트(3) 및 (610)의 포트(6)는 외부 흡탈수튜브(604)를 통해 접속되지만 이 위치에서, 캐리어가스는 반대방향의 튜브(604)를 통해 흐른다. 그러므로, 튜브(604)가 탈수온도로 가열되면, 가스는 탈수된 목표물질을 스위프하여, (610)으로 표시된 포트(6)로 오염물을 운반한다. 목표물질은 (610)으로 표시된 포트(6)로부터 내부통로(636)를 경유해서는 (626)으로 표시된 포트(5)로, 라인(630)을 경유해서는 화학분석기로 흐른다.
외부흡탈수튜브(604)는 밸브본체로부터 전기적으로 절연되어, 기회된 목표물질을 흡수하는 최적 특성을 가지는 흡수물질의 선택된 양을 함유한다. 고전류접속은 이러한 튜브(604)의 끝에 만들어지고, 전기라인(640),(642)으로서 제13(a)도 및 제13(b)도에 도시된다. 라인(640), (642)은 제어된 전류원(644)에 대해 타단에 접속된다. 제어된 전류원(644)은 인터페이스 제어유닛에 의해 제어된다. 제13(a)도 및 제13(b)도에 도시된 열전대(646)는 튜브(604)에 부착된다. 이미 기술한 바와 같은 이러한 열전대(646)는 탈수를 위한 적절온도를 달성하도록 튜브의 온도가 상승하는 것을 모니터하는데 사용된다. 목표물질, 오염물 및 초과가스를 함유하는 가스샘플은 튜브(604)를 통과하고, 차갑기 때문에, 흡수물질은 목표물질을 위한 강한 흡수제이도록 선택되고, 대부분의 샘플은 포트(6) 근처의 튜브(604)의 끝에서 흡수된다. 오염물은 보다 강하지 않게 흡수되어서, 튜브(604)의 전체 길이에서 흡수가 있다. 또한, 오염물은 강하게 흡수되지 않기 때문에, 대부분 튜브를 통해 배출구멍(618)으로 통과하여 폐기된다.
고체 또는 액체기질상의 가스 또는 증기의 열적 탈수의 바람직한 성질은 매우 열에 민감하게 종속할 수 있는 것이다. 특정온도에서 탈수된 물질의 양은 흡수물질의 물리 화학적성질에 관련된다. 오염물질이 목표물질보다 작업가능한 저온에서 탈수되도록 흡수물질을 선택할 수 있다.
신중한 열적프로그램화 작업을 이러한 특성을 사용하는 것이다. 예를들면, 위치 2의 육방밸브(600)와 같이 제어된 형태를 탈수튜브(604)를 가열하는 것이다. 수증기등과 같은 오염물은 그다지 흡수되지 않고, 저온은 대부분을 흡수되지 않고 시스템으로부터 통기구를 통과한다. 동시에, 목표물질은 탈수되지 않고 포트(6)에 인접하는 흡수튜브(604)의 끝에 유지한다. 육방밸브(600)내의 회전자의 위치가 위치1로 바뀌면, 두 개의 중요한 변화가 만들어진다. 흡수튜브(604)는 다음 단계로 접속되고 순수 캐리어가스는 이전의 가스흐름방향과 반대방향으로 흡수튜브(604)를 통해 흐른다. 온도의 금속제어증가는 짧은 주기의 시간에 샘플을 탈수한다. 이 결과 샘플은 상술한 흡탈수 처리에 의해 정화되어 다음 단계로 통과하고, 최소한의 순수 캐리어가스에 함유된다. 그래서 샘플은 두배정화된 오염물이 되고 더욱 감소된 체적의 순수 불활성 캐리어가스로 농축된다.
기화처리의 동안, 제11(c)도에 예시된 바와 같이, 필터부재(426a)는 기화챔버(416)에 있고, 필터부재(426c)는 미립자의 다음 샘플을 수집하는 수집챔버(414)에 있고, 필터부재(426b)는 청정챔버(418)에 있다. 이와 같은 제2샘플링 주기가 완료되면, 솔레노이드(430)는 제어 및 데이타 처리시스템의 PCAD 액츄에이터 제어유닛에 의해 작동됨으로서 레버메카니즘(432)이 제1 및 제2고정 SCAV판(420),(422)을 분리한다. 제1 및 제2고정 SCAV판(420),(422)의 분리가 완성되면, 스텝모터(428)는 제어 및 데이타 처리시스템의 PCAD액튜에이터 유닛에 의해 결합되어, 회전판(412)을 120°회전하여, 청정챔버(418) 안쪽에 필터부재(426a)를 놓고, 수집챔버(414)에 필터부재(426b)를 놓고, 기화챔버(416)에 포획된 미립자와 함께 필터부재(426c)를 놓는다.
청정챔버(418)는 기화챔버(416)와 유사한 밀봉챔버이다. 이 챔버(418)에서, 두 번째 쌍의 전기터미널(415)은 특정 필터부재가 청정챔버(418)를 차지하는 경우 필터부재(426a)에 접속되며, 각각이 특정챔버(418)를 차지하는 경우 필터부재(426a),(426b),(426c)의 각각에 접속된다. 이러한 두 번째 상의 전기터미널(415)은 필터부재(426a)에 남아있는 나머지 미립자를 기화하도록 특정량의 저항열에어지를 발생하기 위해 컴퓨터 제어전류를 제공한다. 제2샘플수집분석 서브시스템(500)에 위치된 청정 흡입팬(450)은 필터부재(426a) 및 수집챔버(418)로부터의 나머지 기화물질을 추출하여, 주위분위기로 통기한다. 청정흡입팬(450)은 파이프(452)를 통해 청정챔버(418)에 접속된다. 일실시예에 있어서, 파이프(451)는 청정챔버(418)와 제2샘플수집분석 서브시스템(500)의 플러쉬챔버(518)에 접속된다. 본 실시예에서는 제2샘플수집분석 서브시스템(500)내의 어떤 증기도 청정챔버(418)내의 필터부재(426a)를 직접 통과해서 주위분위기에 통기되는 것으로 가정한다. 제2실시예에 있어서, 파이프(454)는 주파이프(452)를 분지하여, 청정사이클을 위한 별도의 병렬통로를 제공한다. 본 실시예에서, 밸브(453)는 진공흐름의 방향을 제어하는 것이 사용된다. 청정처리동안, 필터부재(426b)는 다음 샘플을 수집하는 수집챔버(414) 안쪽에 있고, 필터부재(426c)는 기화챔버(416) 안쪽에 있다. 이는 하나의 360°회전을 완성하며, 프로세스를 다시 시작한다.
SCAV(410)는 원형판(412)의 운동이 주위공기와의 오염이 없는 각각의 위치에서 밀착되게 밀봉되는 위치로 필터부재(426a),(426b),(426c)를 위치하도록 설계된다. 스텝모터(428)를 통한 회전원형판(412)의 정확한 운동과 제1 및 제2고정판(420),(422)의 운동은 PCAD 액튜에이터 유닛에 의해 제어된다. 삼방밸브(438) 및 육방밸브(600)뿐 아니라 가스흐름의 정밀제어는 인터페이스 제어유닛에 의해 제어된다. PCAD 제어유닛과 인터페이스 제어유닛은 이후 상세히 설명될 제어 및 데이타 처리시스템의 일부이다.
제14(a),(b),(c)도는 본 발명의 독특한 필터구조를 예시한다. 예시의 목적으로, 샘플필터 또는 필터부재의 용어는 세 개의 필터부재(426a),(426b),(426c)의 어느것을 의미하는 것으로 해석한다. 샘플필터는 증기샘플의 통로를 제2샘플수집분석 서브시스템(500)에 이용하면서 샘플 미립자를 수집할 수 있도록 설계된다. 또한 미립자의 기화에 이어 발화분석을 통한 청정 및 진공을 이용하도록 설계된다.
제12도에 있어서, 3개의 제거가능한 필터부재를 가지는 회전가능판을 예시한다. 필터부재는 예시된 필터유닛의 구성과 일치된 필터부재의 구멍과 함께 회전판(412)의 엣지에 삽입된다. 각각의 필터캐비티의 입구는 회전원형판(412)의 주변에 있다. 샘플필터부재(426a),(426b),(426c)의 각각은 전류전도뿐 아니라 삽입제거를 용이하게 하면서 가스의 밀착주입을 이용하도록 설계된다.
제14(a)~(c)도에 예시된 바와 같이, 샘플 필터의 프레임(427)은 양극 산화 알루미늄으로 만든 후 양극산화한다. 경질 양극산화 코팅은 장치의 설계에 사용될 수 있는 전기 절연성을 제공한다. 이는 주조 또는 성형제조가 용이하다. 프레임(427)은 제14(a)도에 도시된 바와 같이 각각의 끝단에서 끼워진 전기도체(429)를 포함한다. 각각의 도체(429)는 원형, 직사각형 또는 장방형일 수 있는 구성 (416a),(416b),(416c)을 지나서 확실한 전기접속으로 니켈 또는 스테인레스 스틸메쉬(431)를 유지하도록 작용하는 체결부품 또는 고착판(433)을 가진다. 전기도체(429)는 프레임(427)을 통해 뻗어서 전기터미널(435)까지 이른다. 작동에 있어서, 필터(426a),(426b),(426c)의 하나가 기화챔버 또는 청정/정화챔버로 회전하면, 전기터미널(435)은 챔버의 각각에 제공된 정류자 접점을 결합한다. 제12도는 정류자 위치된 접점을 예시한다. 접점(900),(902)은 청정챔버용이고, 접점(904),(906)은 기화챔버용이다. 도시된 바와 같이, 접점(900)~(906)은 회전방향으로 스프링가압 방향 전기접점이 제공된다. 프로세스제어부가 플래쉬가열을 초기화하면, 전류는 각각의 터미널(435)에 통한다. 도체(429)사이의 회로는 그것을 통하는 전류에 의해 저항적으로 가열된 스테인레스 스틸 또는 니켈메쉬스크린에 의해 완성된다.
프레인(427)은 회전원형면(412)의 주변에 형성된 평면부분에 대항해서 끼우는 리브를 가진다. 리브에는 비톤 또는 기타 적절한 O링(439)을 유지하는 홈이 있어서, 캐비티에 삽입된 경우 유지핀(도시하지 않음)에 의해 단정히 되는 경우 가스가 밀착된다. 유지핀은 고정 노치로 삽입함에 의해 회전원형평면(412) 주변의 상부 및 바닥엣지에 대해 괴어져서 단일 나사를 회전하여 샘플필터를 제위치에 고착밀봉한다. 필터의 제거는 고정핀상의 나사를 조이지 않고 고정 노치에서 제거함에 의해 용이하게 달성된다. 특별공구는 전기터미널(435)의 돌출단부에서 슬롯에 억지로 끼우고 샘플필터는 캐비티에서 당긴다. 제14(b)도는 제14(a)도에 도시된 필터부재(426a),(426b),(426c)의 상부면에 끼운 상부판(443)을 예시한다.
세 개의 필터 SCAV(410)를 두개의 필터 SCAV(410) 또는 하나의 필터 SCAV(410)로 교체할 수 있는 것이 중요하다. 두 개의 필터를 사용한 경우의 실시예는 청정챔버(418)가 없다. SCAV(410)는 샘플링 주기당 연속하는 두단계의 처리에 대해 수집챔버(412)와 기화챔버(414)만을 가진다. 단일 필터를 사용한 경우의 실시예는, 하나의 챔버로 샘플링 및 기화처리가 족하다해도, 단일 필터부재는 두위치 사이를 회전하거나 왕복동한다.
[2샘플수집분석 서브시스템]
제11(b)도에 도시된 제2샘플수집분석 서브시스템(500)은 증기수집기 및 검출기로서, 제1샘플수집분석 서브시스템(400) 및 주흡입팬(404)과 청정흡입팬(450) 사이의 라인에 위치된다. VCAD(500)는 샘플수집기 및 예비농축기(510), SCAP, 바람직한 실시에에서 가스 크로마토그래피/전자포획검출기 즉 GC/ECD인 제2화학분석기(560)로 이루어진다. 제2실시예에 있어서, 화학분석기(560)는 이온유동성 스펙트로미터 또는 가스크로마토그래피/전자포획검출기 및 이온유동성 스펙트로미터의 결합이다. VCAD(500)는 목표분자증기를 위한 공기의 샘플체적을 수집, 농축, 분석하는데 사용된다. 이는 우선 선택적으로 수집하며 SCAP(510) 내의 분자증기를 농축하고, 그후 증기를 분석용 제2화학분석기(560)로 보내는 것에 의해 달성된다. 제2화학분석기(560)의 형태와 연관해서 작동하는 SCAP(510)은 다음절에서 설명한다.
[샘플수집기 및 예비농축기(SCAP)]
SCAP(510)는 전체 시스템의 감도 및 선택성을 향상시키도록 시스템의 일부로서 사용된다. 통상, SCAP(510)는 관심의 목표분자를 상실하지 않으면서 소망하지 않는 공기분자를 다단 프로세스에서 간단히 폐기해야 한다. 샘플수집 및 예비농축단계에 있어서 목표물질은 선택된 기질상에 흡수되고, 그후 분석을 위해 작거나 더욱 농축된 체적을 선택적으로 탈수한다.
SCAP(510)은 3개의 샘플링 수단의 하나로부터 SCAV(410)를 통해 SC AP(510)로 움직일 때의 공기흐름류로부터의 증기샘플을 수집해서 농축하는데 사용된다. SCAP(510)은 SCAP(410)로부터 SCAP(510)로 뻗은 파이프(402)에 의해 공기의 샘플체적이 공급된다. 샘플링 주기동안, 고흡입팬(404)은 세 개의 샘플링 수단의 하나에서 공기의 샘플체적을 추출하여, 공기흐름류를 SCAV(410)로 흐르게 한다. SCAV(410)내의 필터부재는 어떠한 목표물질을 물리적으로만 포획하도록 설계되어, 증기가 SCAP(510)에 계속적으로 된다. 증기는 SCAV(410)를 용이하게 통과하고, 마침내 SCAP(510)에서 물리적으로 포획되거나 흡수된다.
SCAP(510)은 회전원형판(512), 샘플링 챔버(514), 탈수챔버(516), 플러쉬챔버(518)로 구성된다. 샘플링, 탈수, 플러쉬 챔버(514),(516),(518)은 제1 및 제2고정 SCAP판(520),(522)의 결합으로 형성된다. 제1 및 제2고정 SCAP판(520),(522)의 각각은 3개의 챔버(514),(516),(518)의 체적의 대략 ½로 구성된다. 제1 및 제2SCAP 고정판(520),(522)은 샘플링 챔버(14), 탈수챔버(516) 및 플러쉬챔버(518)가 서로 120°떨어지도록 맞추어진다. 회전원형판(512)은 제1 및 제2SCAP판(520),(522) 사이에 설치되어 그 사이를 회전할 수 있다. 회전원형면(512)은 120°씩 등간격진 3개의 원형구멍(512a),(512b),(512c)가 있고, 3개의 메쉬필터부재(526a),(526b),(526c)가 덮는다. 회전원형평면(512)상의 3개의 필터부재(526a),(526b),(526c)의 형태는 제12도에 도시된 SCAV (410)에 이용된 회전원형면(412)과 동일하다. 모터(528)에 의해 작동된 회전원형면(512)은 샘플링 주기마다 120°회전하여 메쉬필터부재(526a),(526b),(526c)의 각각이 샘플링주기동안 샘플링챔버(514), 탈수챔버(516) 또는 플러쉬챔버(518)를 차지한다. 회전원형면(512)을 회전하도록 사용된 모터(528)는 제어 및 데이타 처리시스템의 통합부분인 VCAD 액튜에이터 유닛에 이해 제어된 스텝모터이다. 각각의 회전이 완료되면 솔레노이드(530)에 의해 작동되는 레버메카니즘(532)은 제1 및 제2고정판(520),(522)을 함께 끌어서, 3개의 필터부재(526a),(526b),(526c)의 각각은 특정 샘플링 주기동안 3개의 챔버(514),(516),(518)의 어느 하나를 밀봉한다. 솔레노이드(530) 및 레버메카니즘(532)은 VCAD 액튜에이터 유닛에 의해 제어된다. 3개의 필터부재(526a),(526b),(526c)는 3개의 챔버(514),(516),(518)의 각각에 공기가 밀착하여 완전히 밀봉된다. 공기밀착밀봉은 3개의 챔버(514),(516),(518)의 각각이 O링을 포함하기 때문에 레버메카니즘(532)에 의해 공급된 힘에 의해 달성된다. O-링 밀봉체는 챔버의 변수주위에 놓이는데, 좀더 정확히 말하면, 제1 및 제2고정판(520),(522)의 각각의 챔버 절반부에 놓인다. SCAP(510)의 설계 및 작동을 완전하게 예시하기 위하여, 360°회전의 회전원형면(512)을 설명한다.
회전원형면(512(의 하나의 360°회전에 대응하는 3개의 샘플링주기를 예시하기 위하여, 시스템 시동시 필터부재(526a)는 샘플링 챔버(514)의 안쪽, 필터부재(526b)는 탈수부재(516)의 안쪽, 필터부재(526c)는 플러쉬 챔버(518)의 안쪽에 있을 필요가 있다. 이 위치에서, 필터부재(526a) 및 구성(512a)은 파이프(402)와 곧바르게 되어 있어서, 필터부재(526a)는 샘플링주기동안 3개의 샘플링 수단으로부터 추출될 수 있는 목표증기분자를 선택적으로 수집할 수 있다. 필터부재(526a),(526b),(526c)의 완전한 설명이 다음절에 있다. 제1샘플링주기가 끝나면, 솔레노이드(530)는 제어 및 데이타 처리시스템에 의해 작동되어, 레버메카니즘(532)이 제1 및 제2고정 SCAP판(520),(522)을 분리하도록 한다. 제1 및 제2고정 SCAP판(520),(522)의 분리가 완성되면, 스텝모터(528)는 제어 및 데이타 처리시스템에 의해 결합되어, 원형판(512)을 120°회전하여 필터부재(526a)가 탈수챔버(516) 안쪽에 흡수증기와 같이 놓이는 반면, 필터부재(526b)는 청정챔버(518)에 놓이고, 필터부재(526c)는 샘플링 챔버(514) 안쪽에 놓인다.
탈수챔버(516)는, 제어 및 데이타 처리시스템의 동력원에 접속된 가스가열부재(도시하지않음)로 구성된 밀봉챔버이다. 가스공급부(534)로부터의 파이프(536)에 의해 외부 캐리어 가스흐름은 제2고정 SCAP참(522)내의 체결부재(517)를 통해 탈수챔버(516)에 들어간다. 가스흐름은 가스가열부재를 통과하여, 그때 흡착물로부터 목표물질을 탈착하는 소정레벨로 가열된다. 바람직한 실시예에 있어서 사용된 가스는 불활성가스이지만, 기타 비반응성 가스를 사용할 수도 있다. 가열부재는 경질 양극산화 알루미늄프레임에 또한 텅스텐 또는 와이어권취 세라믹프레임에 끼워진 스테인레스스틸 스크린으로 해도 좋음을 실험을 통해서 알았다. 제1고정 SCAP판(520)위의 체결부재(517)는 가능한 적은 지역에서 증기샘플과 캐리어가스를 모으도록 설계되므로서 샘플의 농도를 향상할 뿐 아니라 탈착챔버(516)의 본체로의 열전달을 최소화하는 열절연의 방식으로 고정된 열을 유지한다. 바람직한 실시예에 있어서, 체결부재(521)는 원추형상으로 세라믹부쉬의 삽입에 의해 제1고정판(520)으로부터 분리된다. 체결부재(521)는 벽에서 흡착없이 다음 예비농축단계까지 캐리어가스내의 샘플의 자유통로를 이용하도록 소정온도에서 유지된다. 소정온도에 이르게되면, 캐리어가스는 라인(519)을 통해서 탈착챔버(516)로부터의 탈착물질을 다음 농축기 단계로 스위프한다.
제11(e)도는 탈착챔버(516)의 상세한 블록도를 도시하는 것으로, 필터부재(526a)를 구비한 회전원형판(512)은 제1고정판(520) 및 제2고정판(522)사이에 위치한다. 두 개의 O-링 밀봉체(550),(552)이 제1고정판(520) 및 회전원형판(512)사이 및 회전원형판(512) 및 제2고정판(522)사이에 도시되어 있다. 도시된 세라믹가열 스크린홀더(544)는 가열부재(556)를 차지하고 있다. 캐리어가스는 가스라인(536)을 통해 챔버(516)로 들어가서, 필터부재(526a)상의 증기를 탈착하기에 충분히 높은 온도로 상부절반은 더 작은 체적을 가진다. 도면에 도시된 바와 같이, 상부절반은 원추형상이다. 상부절반은 스테인레스 스털자켓(558) 및 절연용 세라믹부쉬(560)를 가진다. 농축샘플은 스틸쟈켓(558)의 일부인 체결부재(521)를 통해 탈착챔버(516)에 남는 다.
2차 예비농축기(538)는 제1샘플수집분석 시스템에서 사용된 것과 동일한 육방밸브이다. 탈착챔버(516)에서 농축된 샘플은 캐리어가스 흐름을 경유해서 소망하지 않는 물질과 함께 육방밸브(538)로 스위프된다. 파이프(519)는 벽에 증기의 흡착을 방지할 정도로 가열된다. 육방밸브(538) 안쪽의 샘플은 육방밸브(538)의 위치에 따라 대기로 배출되거나 화학분석기(560)로 배출되도록 샘플루우프를 통과한다. 샘플 루우프는 제13(a)도 및 제13(b)도에 도시한 탈착튜브(604)이다. 육방밸브(538)의 작용은 제1샘플수집분석 서브시스템(400)에 의해 사용된 육방밸브(600)의 작용과 동일하다.
상술한 프로세스의 약간의 변형예에 있어서, 더욱 정화된 샘플 체적을 캐리어 가스 흐름의 타이밍 및 루우프를 분지하여 불소망물질을 대기로 배출함에 의해 얻어지므로서, 목표물질의 더욱 순수한 샘플을 화학분석기(560)로 공급한다. 정상적인 육방밸브(538)는, 제13(a)도 및 제13(b)도의 가스 공급부(620)와 같은 가스공급부로부터 화학분석기(560)로 순수가스를 공급하여, 탈착챔버(516)로부터 캐리어가스와 샘플을 수용하고, 샘플루우프를 통한후 육방밸브(538)로 복귀하여 대기로 배출하도록 위치된다. 불소망물질을 함유하는 휘발성 증기는 탈착챔버에 옮겨져서 탈착 프로세스에서 우선 탈착되어 육방밸브(538)에 도착한다. 샘플루우프내의 증기를 전달하도록 육방밸브(538)를 위치하는 시간은, 불소망의 경량증기를 샘플루우프를 이미 통과하여 샘플이 화학분석기(560)로 공급되기전에 배출하도록 한다.
탈착 공정동안에, 필터부재(526a)는 탈착챔버(516)에 있고, 필터부재(526b)는 청정챔버(518)에 있고, 필터부재(526c)는 다음 샘플의 증기를 수집하는 샘플링챔버에 있다. 제2샘플링주기가 끝나면, 솔레노이드(530)는 제어 및 데이타 처리 시스템에 의해 작용되므로서, 레버 메카니즘(532)이 제1 및 제2고정판(520)(522)을 분리하고, 제1 및 제2고정판(520)(522)의 분리가 끝나면, 스텝모터(528)는 제어 및 데이타 처리 시스템에 의해 결합되어, 회전판(512)을 120°회전하여 필터부재(526a)를 청정챔버(518)안쪽에, 필터부재(526b)를 샘플링챔버(514) 안쪽에, 흡착증기를 가지는 필터부재(526c)를 탈착챔버(516) 안쪽에 위치시킨다.
농축된 샘플체적은 탈착챔버(516) 또는 육방밸브(538)로부터 가스크로마토그래프/전자포획검출기의 결합체로 보내진다. 가스크로마토그래프의 프로세스는 구획 크로마토그래피의 결합에 의해 기화된 성분의 분리 흡착 크로마토그래프의 변화도, 및 기화도 성분의 변화된 휘발성으로 구성된다. 관심 화합물을 함유하는 농축 샘플체적은 일정한 고온 구획실에서 코일이 감긴 긴 가스크로마토그래프 기둥에 보내진다. 기둥은 하나이상의 비휘발성 유기코팅으로 피복된 불활성, 유기고형 지지체로 둘러싸인다. 유기코팅의 지지체는 고정상의 가스액체 구획 크로마토그래픽 시스템을 구성한다. 휘발성 성분이 통과하기 때문에, 기둥내의 고정상 물질과 휘발성 상태사이의 구획은 불활성 캐리어가스의 흐름이 생성된다. 이러한 구획성은 기화성분의 상대적인 휘발성을 반영한다. 저휘발성을 나타내는 화합물은 고정상에 덜 가깝기 때문에, 우선 가스크로마토그래프에 들어간다. 농축 증기 샘플은 공간적으로 분리된 여러 휘발성 화합물과 같이 연속흐름류로서 가스크로마토그래프로 들어간다.
전자포획검출기는 가스크로마토그래프 기둥으로부터 방출되는 전자포획화학물질의 종류의 농도를 측정하는데 사용되는 장치이다. ECD는 아민, 알콜 및 하이드로카본에 민감하지만, 할로겐, 안하이드라이드, 퍼옥사이드, 케텐 및 니트로기에 매우 민감하므로, 이러한 특정적용에 공헌한다. 전자포획검출기는 방사성 원리에 의한 공지속도에서 발생되어. 가스크로마토그래프부터의 출력샘플내의 음전자류에 의해 포획된다. 챔버전극에서 행한 전기측정은 자유전자도를 결정하고 그후 전자포획화합물의 농도를 결정한다. 전기측정은 샘플내에 존재하는 화합물의 농도에 관한 선형 주파수를 펄스열이 가지게 된다.
다음 절에서 설명에서 제어 및 데이타 처리 시스템의 컴퓨터는 표시분자를 검출하도록 프로그램된다. 전자포획검출기에 의한 포획을 통해서 초기분사로부터의 이동시간은 특정화합물에 의해 결정된다. 실험에 의하면, 다이나마이트 및 니트로글리세린용 표시분자의 이동시간은 대략 1.5초에서 시작하여, 대략 2초에서 피크를 이루고, 대략 2.5초에서 끝남을 알 수 있다. 그러므로, 표시분자가 존재하면, 컴퓨터는 2초에 25ms 윈도우를 개방한다. 또한, 펄스열의 주파수는 여러화합물의 농도로 변하기 때문에, 다이나마이트 및 니트로글리세린용 특정표시분자의 농도는 얻어진 펄스열의 주파수를 측정해서 결정된다.
청정챔버(518)는 탈착챔버(516)와 유사한 밀봉챔버이다. 탈착 프로세스후 남는 증기 또는 미립자의 열청정을 제공한다. 필터부재(526a) 또는 어떠한 필터부재(526a),(526b),(526c)가 청정챔버(518)내에 있으면, 가스공급수단(534)으로부터의 순수가스 흐름은 도시하지 않은 제2가열부재를 지나 필터부재(526a)에 루우트된다. 컴퓨터 제어전류는 필터부재(526a)로부터의 나머지 증기 및 미립자를 탈착하도록 열에너지를 발생한다. 가스흐름은 체결부재(523)를 통해 탈착물질을 파이프(452)에 보내며, 이 파이프는 청정챔버로부터 부스러기를 추출하여 대기로 배출하는 진공청정팬(450)에 접속된다. 청정프로세스동안, 필터부재(526b)는 다음 샘플을 수집하는 샘플링챔버(514) 안쪽에, 필터부재(526c)는 탈착챔버(516) 안쪽에 있다.
SCAP(510)는 회전원형면(512)의 운동이 필터부재(526a),(526b),(526c)를 각각의 위치에서 밀착밀봉된 위치에 놓게되어 주위대기와 오염되지 않는다. 스텝모터(528)를 경유한 회전원형면(512)의 정확한 운동과 제1 및 제2고정 SCAP판(520)(522)의 운동은 VCAD 액튜에이터 유닛에 의해 제어된다. 육방밸브뿐 아니라 가스흐름의 정밀제어는 인터페이스 제어유닛에 의해 제어된다. VCAD유닛과 인터페이스 제어유닛은 이후 상세히 설명되는 제어 및 데이타 처리 시스템의 일부이다.
제15(a)도 및 제15(b)도에는 SCAP(510)에 대한 두 개의 필터부재를 도시하는 것으로, 예시의 목적으로, 샘플필터 또는 필터부재는 3개의 필터부재(526a),(526b),(526c)를 의미한다. 필터부재(526a),(526b),(526c)의 각각의 캐비티가 사이에 형성된 두 개의 스테인레스 스틸스크린(529)(531)을 지지하는 프레임(527)으로 구성한다. 캐비티는 목표물질이 분자를 흡수하도록 측정된 양의 흡수제물질의 충진된다. 두 개의 필터스크린(529)(531)은 프레임(527)에 끼워서 4개의 볼트(535)로 고착시킨 판(533)으로 제위치에 고정된다. 프레임(527)은, 필터부재(526a),(526b),(526c)가 회전 원형면(512)에 놓인 캐비티로 삽입되면 밀봉표면을 제공하도록 O-링 밀봉체(537)를 끼운 리브를 가진다.
샘플필터 프레임(527)은 경질 양극 산화 알루미늄으로 만든다. 이는 이러한 형태의 작업시 요구되는 불활성 표면과 열적 질을 제공한다. 스테인레스스틸. 니켈 또는 메이코르(Maycor)와 같은 세라믹 물질은 끝부분을 달성하도록 사용된다. 경질 양극 산화 알루미늄이 사용되는 것이 바람직하다. 이는 주조 또는 성형에 의한 제조가 용이하다.
목표물질의 여러단계의 농축시 사용되는 흡수제 물질은 Tenax 및 Carbotrap을 포함하는 증기 샘플링에 통상 사용된 물질의 주요 그룹에서 선택된다. 다른 흡수물질도 검출하여 분리하고자 하는 특정물질에 따라 본 발명에 사용될 수 있다.
세 개의 필터 SCAP(510)는 두 개의 필터 SCAP(510) 또는 단일 필터 SCAP(510)로 대체될 수 있다. 두 개의 필터의 실시예에서는 청정챔버(518)가 없고, 샘플링 주기당 연속하는 두 개의 공정동안 SCAP(510)는 샘플링 챔버(512)와 탈착챔버(514)만을 가진다. 단일 필터의 실시예에서는, 샘플링 및 탈착공정을 만족하는 하나의 챔버 또는 단일 필터가 두위치 사이에 절환된다.
[분석]
정화 목표물질의 분석은 물질을 식별하고 존재량을 판정해서된다. 원래의 농도가 통상의 대기물질보다 매우 낮기 때문에, 가장 좋은 정화 및 농축시스템하에서도, 목표물질과 유사한 특성을 가지는 물질의 잔류불순물이 있게될 가능성이 있다. 그래서, 분석시스템은 간섭물질에 따른 응답으로부터 목표물질의 응답을 분리할 수 있어야 한다. 분석 시스템에는 제1 및 제2샘플수집 분석 서브시스템(400)(500)의 양자를 결합하거나 별도로 사용하는 두가지 형태가 있다. 제1샘플수집 분석 서브시스템(400)은 이온 유동성 스펙트로미터, 가스크로마토그래프/전자포획검출기를 이용한다. 가스크로마토그래프용의 최종검출기로는 통상 전자포획검출기이지만, 원한다면, 이온 유동성 스펙트로미터를 제2검출기로서 사용할 수 있다. 응용에 따르면, 광 이온화 검출기 또는 질소-인산검출기 또는 기타검출기를 가스크로마토그래프에 이어서 사용할 수 있다. 가스크로마토그래프는 팩키지컬럼식 또는 캐필러리 컬럼식이어도 좋다. 가스크로마토그래프/전자포획검출기 및 이용 유동성 스펙트로미터 모두를 사용한다면, 별도로 또는 결합해서 사용해도 된다. 밸브는 수집되어 정화된 샘플을 분석기(500)로 향해지도록 사용된다. 제2샘플수집분석 서브시스템(500)도 또한 가스크로마토그래프/전자포획검출기 및 이온유동성분석기를 사용한다. 제1 및 제2샘플수집 분석 서브시스템(400)(500)은 동시에 또는 별기로 실행할 수 있고, 함께 설정된 화학분석기도 동시에 또는 별개로 실행할 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 이온 유동성 스펙트로미터는 제1샘플수집 분석 서브시스템(400)용 분석기(460)이다. 제1샘플수집 분석 서브시스템(400)은 미립자를 수집해서, 화학분석용 미립자를 기화하는데 사용된다. 관심의 미립자는 C4, DM-12 및 SEMTEX와 같은 플라스틱 폭발물과 연계된다. 전술한 바와 같이, 플라스틱 폭발물은 다이나마이트, 니트로 글리세린 및 트리니트로톨루엔과 같은 종래의 폭발물보다 10,000-1,000,000배 적은 범위의 극히 낮은 증기압력을 가진다. 이러한 미립자의 분석은 표시분자의 검출에 기본이 된다. 플라스틱 폭발물에 대해, 이러한 표시분자는 시클로트리메틸렌트리니트라민, RDX 또는 펜타에리트리톨 테트라니트레이트, PETN이 있다. 이온 유동성 스펙트로미터는 각각마다 샘플윈도를 만들어서 이러한 표시분자를 검출하도록 설정된다. 윈도우는, 표시분자의 순수샘플을 기대할 수 없기 때문에 직접적인 일치를 나타내는 것에 거슬리는 것으로서 사용된다. 상기 윈도우의 하나에 분석된 특정 화합물을 끼우면, 채취된 샘플은 플라스틱 폭발물과 접촉하는 것과 같다.
바람직한 실시예에 있어서, 가스크로마토그래프/전자포획검출기는 제2 샘플수집 분석 서브시스템(500)용 분석기(560)이다. 제2샘플수집 분석 서브시스템(500)은 증기를 수집해서 화학분석용으로 농축하는데 사용된다. 관심의 증기는 상기한 종래의 폭발물과 연계된다. 이러한 증기의 분석은 또한 표시분자의 검출에 기초가 된다. 다이나마이트에 대해, 표시분자는 에틸렌 글리콜 디니트레이트 또는 EGDN이다. 니트로글리세린에 대해, 표시분자는 니트로글리세린 또는 NG이다. 트리니트로톨루엔 즉 TNT에 대해, 표시분자는 디니트로톨루엔 즉 DNT이다. 이온 유동성 스펙트로미터처럼, 가스크로마토그래프/전자포획검출기는 각각에 샘플 윈도우를 만들어서 이러한 표시분자를 검출하도록 설정된다.
폭발물등을 신속히 검출할 수 있도록 모든 폭발물에 첨가되는 특정물질을 결정하거나 그에 관하여 일하고 있는, 예를들면 국가안전위원회, 국방상 및 국제적인 폭발물 제조업자를 포함하는 여러 국제적인 그룹이 현재 있다. 표시분자의 하나가 될 것이라 결정된 특정물질은 폭발물 스크린 프로세스의 분석상내에서 조사될 것이다. 최근에 실험된 표시분자의 리스트를 이하의 표1에 주었다. 표에는 이름, 코드, 식 및 각각의 화합물의 사용을 표시한다. 폭발물은 에너지 입력에 대한 강도를 감소하기 위하여 일급, 이급, 또는 고성능 및 추진제로서 분류된다. 달리말하면, 일차 폭발물은 이급 폭발물보다 열에 더욱 민감하다.
분석 시스템이 사용될 때마다, 사람의 자유로운 통행, 화물 및 수화물이 과도하게 방해되지 않을 정도로 충분히 짧은 시간에 분석이 완료되어야 한다. 이는 또한 농축 및 정화 공정을 위한 시간도 마찬가지로 짧음을 의미한다.
시스템내의 모든 밸브가 모터구동 또는 솔레노이드 구동밸브이면, 흐름방향의 타이밍 및 크기가 제어 및 변할 수 있다. 시간 및 온도변수는 제어되거나 변할 수 있다. 그래서 완성시스템의 물리적 특성은 폭넓은 목표물질을 검출하도록 조정되며, 감도는 컴퓨터를 사용하는 사용자가 자각하는 넓은 범위의 조짐을 조절한다.
수집 및 농축에 포함된 모든 프로세스 뿐 아니라 수집된 물질의 최종 분석이 제어 및 데이타 처리 시스템의 컴퓨터에 의해 제어되고 이를 이하에서 상술한다.
[제어 및 데이타 처리]
스크린 시스템의 제어 및 데이타 처리 시스템에 대한 주요 요구사항은 특정물질의 레벨의 존재를 알려주는 것이다. 이는 요구된 측정을 할 수 있도록 제어된 장치이어야 하고, 그 결과를 사용가능한 형태로 사용자에게 나타내야하는 것을 의미한다. 목표물질 또는 과제는 시스템의 분위기에 변화하는 양이 존재하므로, 시스템은 배경레벨과 경보레벨 사이를 식별할 수 있어야 한다. 배경레벨에 보고하는 것이 또한 요구된다.
통합 시스템의 제어 및 데이타 처리 시스템에 대한 이차요구사항은, 경보사이의 고려할만한 시간이 있기 때문에 자체진단을 하여 제어 및 데이타 처리 시스템이 작동자 또는 요구에 만족하는 신뢰할 수 있는 점검을 실행할 수 있어야 한다. 또한 제어 및 데이타 처리시스템에 의해 총 시스템에 실행된 과정자체 점검 및 추정절차가 있어야 한다. 이는, 포지티브 또는 네가티브의 테스트결과를 신뢰할 수 있는 것이어야 하는 것을 의미한다.
제어 및 데이타 처리 시스템에 대한 셋째 요구사항은 재배열의 용이성 및 다양성이다. 목표물질의 범위는 시간시간 변화되며, 시스템은 이러한 물질을 검출하도록 제어된 프로그램하에서 내부작동 변수를 변화할 수 있어야 한다. 검출된 물질의 시간제한 및 수량 및 형태에 관한 측정의 경직성을 어느때든지 편리한 형태로 바꿀 수 있는 것이 바람직하다. 물질형태 및 위협의 수준에 관한 사용자의 요구는 매우 빠르게 변화되므로 장치는 이러한 변화의 필요성에 응답해야 한다.
제어 및 데이타 처리 시스템에 대한 최종 요구사항은 모든 샘플링챔버 및 제1 및 제2샘플수집 분석 서브시스템의 변수 및 작동이 모니터되어 제어되어야 하는 것이다. 이는 모든 내부 타이밍, 온도 및 기계성분이 제어 및 데이타 처리 시스템에 의해 제어가능해야함을 의미한다.
이러한 요구사항을 달성하는 주요방법은 총시스템을 저장된 프로그램 디지탈 컴퓨터하에 놓는 것이다. 이러한 컴퓨터는 일련의 모듈화 소프트웨어 루틴을 통해 데이타 분석을 실행하고 사용자에게 요구되는 형태의 결과를 나타낸다. 컴퓨터는 다른 세트의 모듈화된 소프트웨어 루틴을 통해서 총시스템의 모든 프로세스를 제어하며, 이하의 절에서 이를 상세히 설명한다.
이러한 제어시스템의 주요이점은 신뢰성이 있는 것이다. 구성 부품자체가 신뢰성이 있고 쉽게 파손되지 않는다. 하지만 당면한 변화와 시간에 의해 여러사항을 고려한 시스템이 표류하게된다. 모든 구성부품이 프로그램제어하에 있고, 목표물질 또는 목표자극제의 통제된 분사로서처럼 시스템에 공지입력을 배열함에 의해, 자기 진단 프로그램과 측정을 할 수 있다. 이러한 프로그램의 기능은 전체 시스템을 측정하여 요구시간, 온도 및 변수등을 결정하여 저장한다. 이러한 변수가 특별히 제한되지 않는다면, 프로그램은 사용자를 경보할 수 있다. 서비스 프로그림에 의해 안내된 사용자의 응답 범위는 바로 앞 또는 먼 훗날의 스케쥴에서부터 가볍게 주위를 환기시켜줄 수도 있다. 모델의 사용에 의해 이러한 정보가 세계 어느곳으로든지 용이하게 전송된다. 이런 시스템에서의 신뢰성의 다른 형태는, 시스템이 신뢰할만하다는 것을 사용자가 반드시 알아야 한다는 것이다. 실제의 경보 결과사이의 매우 긴 주기의 시간이 바람직하지만, 실제적인 샘플분사를 위한 소프트웨어와 연계하여, 측정 및 자기진단 프로그램이 있으면, 사용자는 간편한 점검으로서, 언제어디서나 작용/실험 경보성과를 발생한다.
이러한 제어시스템의 제2의 주요이점은 다양성이 있는 것이다. 폭발물, 통제된 범위의 화학제, 마약류등을 검출할 수 있는 것이 시스템이 유리하다. 이러한 물질은 모두 물리적 화학적 성질이 다르다. 이러한 성질은 적절한 검출을 위해 한세트의 내부변수가 주어진다. 하지만. 이러한 변수는 기타물질보다 적당하지 않다. 그러나, 이러한 변수가 모두 제어가능하고 쉽게 판독할 수 있도록 쉽게 변화되거나, 컴퓨터 메모리내의 다른 프로그램을 활성화하면, 사용자는 어떠한 하드웨어의 변화도 없이 이상한 조짐을 고려하는 것과 만나도록 시스템을 효율적으로 변화할 수 있다.
제16도에는 제어 및 데이타 처리 시스템(700)과 그 주변부품을 나타내는 블록도로서, 디지탈 컴퓨터(702) 또는 프로세서는 10MHz의 AT급 퍼스널 컴퓨터이며 표준 비디오 디스플레이 터미널(704)을 가진다.
컴퓨터(702)는 프로세스제어, 데이타 취득, 데이타 분석, 분석결과의 디스플레이를 응답한다. 또한 전술한 바와 같이, 컴퓨터(702)는 자기진단 및 측정절차용의 소프트웨어 루틴을 포함한다. 컴퓨터(702)는 동력 분배 유닛(706)으로부터 동력을 받아, 샘플링 챔버 포탈(100), 파지막대(200), 자동조작 수화물/소포 샘플링챔버(300) 및 프로세스제어유닛(708)을 실행한다. 컴퓨터(702) 통제하의 프로세스 및 제어유닛(708)은 샘플링 액튜에이터 유닛(71), 인터페이스 액튜에이터 유닛(712), PCAD 액튜에이터 유닛(714) 및 VCAP 액튜에이터 유닛(716)을 실행하도록 필요한 신호를 제공한다.
프로세스 및 제어유닛(708)은 컴퓨터(702) 및 여러 액튜에이터 사이의 표준 인터페이스 유닛이다. 샘플링 액튜에이터 유닛(710)은 샘플링챔버포탈(100), 파지막대(200) 및 자동조작 수화물/소포 샘플링챔버(300)로부터의 공기의 샘플체적의 수집에 포함된 모든 프로세스를 제어하거나 작동한다. 소프트웨어 제어하에서, 프로세스제어유닛(708)은 샘플링 액튜에이터 유닛(710)에 명령을 출력하여, 여러 샘플링 수단으로부터의 공기의 흡입을 제어하고, 회전부러쉬의 작동을 제어한다. 인터페이스 액튜에이터 유닛(712)은 육방밸브의 작동을 제어하는 스텝모터와 샘플을 화학분석기에 보내는데 사용되는 가스공급수단으로 구성된다. 스텝모터와 가스공급수단은 소프트웨어 제어하에서 실행한다. 인터페이스 액튜에이터 유닛(712)은 흡탈착위치 사이의 육방밸브를 회전하여 여러 가스흐름을 조정하는데 이용된다. PCAD 액튜에이터 유닛(714)은 회전 원형판의 회전을 위한 스텝모터로 이루어지고, 제1 및 제2고정판을 결합하거나 분리하는 레버시스템을 작동하는데 사용되는 솔레노이드의 제어용 신호를 제공한다. VCAD 액튜에이터 유닛(716)은 제2회전 원형판의 회전용 스텝모우터로 구성되어, 제2세트의 제1 및 제2고정판을 결합하거나 분리하는 제2레버 메카니즘을 작동하는데 사용된 제3 솔레노이드의 제용으로 제공된다. 화학분석기(460)(560)로부터의 데이타는 카드형태의 데이타 취득플러그를 통해서 처리하는 컴퓨터(702)로 직접 보내진다. 가스크로마토그래프/ECD 시스템으로부터의 데이타는 여러주파수로서 컴퓨터(702)에 취해지며, IMS 시스템으로부터의 데이타는 여러 아날로그 전압으로서 컴퓨터(702)에 취한다. 제어 및 데이타 처리시스템(700)에 입력된 데이타는 프로세서(702)에 의해 프로세서(702)용의 필요한 장해를 발생하는 프로세스 제어 모듈부(708)에 상관되어서 데이타를 적절한 시간 간격으로 입력할 수 있다.
컴퓨터(702)는 모든 시간 시이퀀스를 위한 기준 시계를 제공하는 내부시계를 가진다. 그러므로, 모든 밸브 및 기계 작동이 컴퓨터에 의해 작동되기 때문에, 장치내의 모든 가스 및 샘플흐름은 작동시간에 대해 제어할 수 있다. 관계하는 작동 시이퀀스 및 시간은 컴퓨터 메모리내의 저장 프로그램에 단순히 저장된다. 또한 장치내의 모든 온도를 컴퓨터로 판독하고 모든 가열기능을 컴퓨터로 작동한다. 그러므로, 어느때의 모든 온도 및 크기 및 시간에 따른 변화율이 프로그램제어하에 있다. 제1 및 제2샘플수집 분석 서브시스템에서의 화학분석기로부터의 출력데이타는 필요에 따라 처리하고, 요구된 정보는 동일 컴퓨터로 추출하여 디스플레이 된다.
본 발명의 특징은 상관 및 검출 시스템의 사용하는 것이다. 샘플채취 및 분석이 겹치는 공항과 같은 곳에서는 목표분자를 함유하는 경우의 샘플을 취하는때에 채취된 개개인 또는 대상물을 명백히 입증할 수 있는 수단이 필요하다. 바람직한 실시예에 있어서, 샘플이 채취된 후 대략 12초동안 분석이 일어나므로, 빠르게 이동하는 화물 및 개인의 유동을 식별하는 것은 불가능하지 않으면 어려운 것이다. 그러므로, 이동하거나 정지하거나 비디오 화상 카메라가 개개의 인상 또는 샘플 화물을 기록하도록 제공된다. 그러면 이러한 화상이 컴퓨터(702)에 의해 취한 샘플의 결과와 상관된다. 이러한 비디오 화상수단 또는 화상포획수단은 샘플되는 샘플링 지역마다의 화상을 포획할 수 있는 위치에 놓인다. 예를 들면 화상수단은 제3도에 도시된 비디오 카메라(109)에 예시된 바와 같이, 샘플링 챔버포탈(100) 안쪽에 높일 수 있고, 또는 자동조작 수화물/소포 샘플링챔버(300)를 들어가는 화물 또는 기타 대상물의 화상을 포획하기에 편리한 위치에, 놓을 수도 있고, 제4도 내지 제6도에 도시된 바와 같은 파지막대(200)에 의해 채취되는 개개인 또는 대상물의 화상을 포획하는데 편리한 위치에 놓을수도 있다.
화상수단은 여러 샘플링수단의 하나에 의해 채취된 개개 또는 대상물의 화상을 포획하는 위치에 놓인다. 화상수단은 소망하면 더욱 용이하게 은닉할 수 있는 원격위치 또는 샘플링 지역에 근접하게 놓일 수 있다. 어떤 형식의 화상수단이 사용되어도, 포획된 화상은 저장되어야 한다. 포획화상은 비디오 카세트 레코더 또는 별도의 저장장치에 저장된다.
화상이 별개의 저장장치에 저장되면, 비디오 신호는 표준 디지탈 회로에 의해 디지탈화된다. 각각의 저장 화상에는, 채취된 대상물의 분석 및 화상의 포획사이의 지연 때문에 제어 및 데이타 처리 시스템에 의해 식별코드를 주어진다. 제11(a)도-제11(c)도에 도시된 제1 및 제2샘플수집 분석 서브시스템(400)(500)이 목표물질의 존재를 검출하면, 경보가 울린다. 그후, 제어 및 데이타 처리시스템은 식별번호에 의해 비디오 카세트 레코더 또는 별도의 저장수단으로부터 특별히 저장된 화상과 연계된 화상을 요구한다. 그후, 제어 및 데이타 처리시스템은 화학분석의 결과와 특정의 저장 화상을 상관한다. 정상작동이면 분석이 끝날때까지만 화상이 세이브된다. 경보에 관하여, 연계된 화상이 삭제를 방지하도록 표시된다. 또한, 상관 검색 시스템은 경보가 울린 개인 또는 대상물을 식별하는 화상을 볼 수 있는 비디오 디스플레이로 구성된다.
본 발명의 검색 및 스크린 시스템을 실행하는데 사용된 컴퓨터 프로그램은 목표증기 또는 목표미립자 변수 윈도우를 구획하는 공정을 포함하며, 각각의 윈도우는 목표물질의 표시가 있는 관심의 선택분자의 각각에 응답하는 시스템을 통괄한다. 또한 프로그램은 하나이상의 샘플링주기를 가지는 샘플링 시이퀀스를 구획하고, 작동 시이퀀스를 구획하고, 시스템을 작동하고, 시스템으로부터 데이타를 요구하고, 목표증기 및 목표미립자를 위해 미리 개발된 변수와 요구 데이타를 상관하여 일치하는 공정을 포함한다. 그후, 프로그램은 요구데이타 및 목표변수 사이의 일치 또는 상관시 검출신호를 준다. 또한, 컴퓨터 프로그램은 요구된 데이타를 스크린상에 있을 대상물의 화상과를 상관하여, 요구 데이타 및 목표변수 사이에 상관이 있으면, 대상물의 확실한 식별이 이루어진다.
목표증기 및 미립자 변수 윈도우를 구획하는 공정은 특정 표시분자 형상 또는 신호패턴과 함께 화학분석기에 부착된 CPU 메모리를 부가하는 공정을 포함한다. 샘플링 시이퀀스를 구획하는 공정은 제1 및 제2샘플수집 분석 서브시스템과 연계된 변수를 초기화하는 공정을 포함한다. 작동 시이퀀스를 구획하고, 시스템을 작동하는 공정은 전술한 바와 같이 검색 스크린 시스템의 작동에 내포된 수집, 기화 및 탈착 공정처리와 연계된 여러 작동의 시이퀀스 공정을 포함한다. 데이타를 요구하여 요구된 데이타를 목표증기와 목표미립자변수와 상관하는 공정은, 분석을 실행하여, 출력 데이타를 상관하여, 일치하는지를 결정하도록 수집된 데이타를 윈도우 변수와 비교하는 공정을 포함한다. 다른 검출기를 제1 및 제2 서브시스템으로 사용하면, 개발된 다른 형상 또는 신호패턴은 관심의 특정 목표분자에 응답하는 검출기를 대표한다.
제17도는 제어 및 데이타 처리 시스템 및 디지탈 컴퓨터(702)를 실행해서 달성하는 전체 프로세스제어를 도시하는 플로우챠트(800)이다. 플로우챠트(800)의 블록(802)은 단순한 시작점으로 전체 소프트웨어 팩키지를 들어간다. 자기진단블록(804)은 자기진단 및 측정을 응답할 수 있는 소프트웨어 블록을 나타낸다. 기본적으로 이러한 블록의 소프트웨어는 여러형태의 검색 분석 루틴을 경험하는 여러 프로그램을 실행한다.
샘플공기 및 수행카메라 블록(806)은 카메라가 채취된 개개인 또는 대상물의 화상을 포획하는데 책임성있는 소프트웨어의 블록을 나타낸다. 포획된 화상은 대상물 또는 개개인으로부터 추출된 샘플과 연계된 화학분석 데이타에 상관되어, 식별수단으로서 사용되도록 기록용 메모리에 세이브된다. 개개인 또는 대상물의 화상은 하나이상의 목표물질이 검출되지 않더라도 육 샘플링주기에 대해 적어도 3개를 세이브한다. 샘플공기 및 수행 카메라 블록(806)이후, 플로우 챠트(800)는 동시에 실행하는 두 개의 통로로 분지된다. 한 통로는 제1샘플수집 분석 서브시스템의 작동을 나타내는 반면, 다른 통로를 제2샘플수집 분석 서브시스템의 작동을 나타낸다.
플로우챠트(800)의 제1통로는 다음과 같다. 회전 PCAD 필터블록(808)은 회전 원형면의 회전과 제1 및 제2고정판의 결합 및 분리에 응답할 수 있는 소프트웨어블록을 나타낸다. 이 블럭의 소프트웨어는 기본적으로 제15도에 도시된 PCAD 액튜에이터 유닛(714)을 제어한다. 가열 수집된 미립자 블록(810)은 기화공전의 제어에 응답할 수 있는 소프트웨어의 블록을 나타낸다. 이 소프트웨어의 블록은 기화된 샘플을 화학분석기로 분사하는데 사용된 가스흐름 뿐 아니라 플래쉬 가열처리를 제어한다. 요구 데이타 블록(812)은 화학분석기로부터의 데이타의 취득에 이은 분석과 얻어진 데이타의 디스플레이 준비에 응답하는 소프트웨어블록을 나타낸다. 또한, 이 소프트웨어의 블록은 카메라 수단에 의해 포획된 개개인 또는 대상물의 화상과 수집된 데이타를 상관하다.
플로우챠트(800)의 제2통로는 다음과 같다. 회전 VCAD 필터블록(814)은 제2회전 원형면의 회전과 제1 및 제2고정판의 결합 및 분리에 응답할 수 있는 소프트웨어의 블록을 나타낸다. 이 소프트웨어의 블록은 제16도에 도시된 VCAD 액튜에이터 유닛(716)을 제어한다. 탈착 증기 블록(816)은 탈착 공정내의 순수가스의 흐름 및 가염 수단의 제어에 응답할 수 있는 소프트웨어의 블록을 나타낸다. 회전 축방밸브블록(818)은 VCAD 및 그 VCAD의 화학분석기 사이의 인터페이스로서 사용된 육방밸브를 제어하는데 응답할 수 있는 소프트웨어의 블록을 나타내므로서 농축된 샘플체적의 공기는 분석기에 적절히 루틴된다. 탈착증기블록(816) 및 회전 축방밸브블록(818)은 제16도에 도시된 인터페이스 액튜에이터 유닛(712)의 작동을 제어한다. 요구데이타블록(820)은 화학분석기(560)로부터의 데이타의 취득에 이은 분석과 얻어진 데이타의 디스플레이 준비에 응답할 수 있는 소프트웨어의 블록을 나타낸다. 또한 이 소프트웨어의 블록은 카메라수단에 의해 포획된 개개인 또는 대상물의 화상과 수집된 데이타를 상관한다.
두 개의 요구데이타블록(812)(820)이 끝나면, 플로우챠트(800) 다시한번 결합된다. 디스플레이 데이타/카메라 화상블록(822)은 표준 CRT에 용이하게 디스플레이되어 용이하게 이해되는 형식으로 요구된 화학분석데이트를 포맷하는데 응답할 수 있는 소포트웨어의 블록을 나타낸다. 포획된 화상 또는 화면은 표준 디스플레이기법을 이용해서 또한 디스플레이된다. 제17도에 표시된 전체 소프트웨어구조는 순환식 처리로서, 블록(822) 공정에 이어, 샘플공기 및 수행카메라블록(806)으로 돌아가서 멈출때까지 연속해서 처리한다. 소프트웨어는 단일 사이클모우드, 연속 사이클모우드 또는 정지모우드로 시스템을 실행한다. 전술한 바와 같이 소프트웨어루틴은 모듈화되므로, 변경, 교체, 제거, 첨가가 용이하다.
제18도는 한가지 이외에는 제17도의 플로우챠트(800)와 동일한 프로세스를 나타내는 플로우챠트(800')이다. 플로우챠트(800')에 있어서, 가열수집된 미립자블록(810)과 요구데이타블록(812) 사이에 추가의 회전육방밸브블럭(824)이 삽입된다. 이전과 같이 회전육방밸브블록(824)은 가스크로마토그래프 분석기가 이용되는 경우 인터페이스로서 이용되는 육방밸브를 제어하는데 응답할 수 있는 소프트웨어의 블록을 나타낸다.
스크린 프로세스에는 기본적으로 3가지 개념이 있다. 첫째 개념은 증기 및 미립자의 수집에 이은 분석을 포함한다. 둘째 개념은 미립자의 수집에 이은 분석만을 포함한다. 그러므로, 둘째 개념은 제1샘플수집 분석 서브시스템만을 이용한다. 셋째 개념은, 증기의 수집에 이은 분석을 포함한다. 그러므로, 제2샘플수집 분석 서브시스템만을 이용한다. 세 개의 개념 모두가 개별적이든지 동시이든지 대략 11초면 스크린이 완료되도록 소프트웨어가 설계된다. 초기지연이 PCAD 사이클에 가해져서, PCAD 사이클의 분석은 PCAD 시스템이 분석이 완료되는 시간과 같은 점에서 완료된다. 이는 시스템이 연속모우드로 실행되는 경우의 테스트 결과의 혼란을 방지한다. 연속모우드로 실행되면, 일스크린 사이클의 끝부분과 둘째 스크린 사이클의 시작과의 사이에 중첩이 있어서, 다음의 스크린 사이클이 각각 7초후 끝나게 된다. 이러한 중첩은 일 스크린 사이클의 분석 및 디스플레이 주기 사이에 제2사이클의 기화/탈착 주기를 통해 샘플공기를 발생한다. 이러한 중첩은 스크린 프로세스내의 소프트웨어과업이 다중과업 분위기에서 실행하는 것을 요한다. 다중과업 분위기에서, 소프트웨어루틴은 진실한 인터룹트 모우드내의 전경/배경 시나리오를 실행한다. 소프트웨어 제어하의 기계적 작동은 배경을 실행하는 반면, 분석 및 데이타 처리기능은 전경을 실행한다. 제17도 및 제18도의 플로우챠트는 소프트웨어를 나타내는 것으로 타이밍도로서 구성되지는 않은 것이다. 이하의 표2는 이러한 다중과업 분위기를 이용하는 스크린 절차내에 포함된 시간과 연계된 요구단계를 예시한다.
표 2에 주어진 시간은 각각의 프로세스에 대한 절대시간을 반영하고, 일 샘플링 사이클 동안의 총시간을 반영하지 않는 것이 중요하다. 제19도는 샘플링 주기 또는 사이클의 각각의 프로세스동안 여러시간변수를 예시하는 시이퀀스/타이밍도이다. 0에서 2초까지는, 공기의 샘플체적이 샘플링챔버포탈, 파지막대 또는 자동조작 수화물/소포 샘플링챔버로부터 수집된다.
2초에서 3초까지 필터는 수집된 물질을 다음 단계의 프로세스로 옮기도록 회전된다. 3초에서 5초까지 VCAD가 수집된 증기를 내포하고 있다. 이 시간주기동안, PCAD는 한가하다. 수집된 미립자를 기화하고 분사하는 것은 6초에서 6.25-6.50초까지 완료된다. 5초에서 6초 사이에는, VCAD로부터의 농축증기가 화학분석기로 분석된다. 6초에서 11초 사이에는 VCAD 샘플의 분석 및 디스플레이가 완료된다. 8초에서 9초 사이에는 PCAD 샘플의 분석이 완료되고, 10.25초에서 11초 사이에는 PCAD 샘플의 디스플레이가 완료된다. 그러므로, PCAD 및 VCAD 작동은 동시에 완료된다. 제2사이클 또는 샘플링 주기는 7초에 시작됨을 도시한다. 제2사이클은 처음과 동일하다.
이상 가장 실제적이고 바람직한 실시예라 믿는 것을 도시하여 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 요지에서 크게 벗어남이 없이 변경할 수 있음이 명백할 것이고, 본 발명은 특정구조로서, 기재하여 설명하였지만 이에 제한되지 않음을 명백히 알 수 있을 것이다.
Claims (117)
- 폭발물, 화학제, 마약류와 같은 목표물질의 명확한 등급에 연계된 목표증기 또는 목표미립자의 검출을 위한 휴대용 검색 스크린 시스템에 있어서, 상기 시스템은, 각각의 샘플링 주기동안 개개인 또는 대상물의 특정부위로부터 공기의 샘플체적을 모으는 일련의 샘플링 주기를 가지는 샘플링 수단과, 상기 공기의 샘플 체적내에 함유된 목표미립자를 수집하고, 상기 목표미립자를 분석용의 제1증기샘플로 전환하는 제1샘플수집 분석 시스템과, 상기 목표증기를 분석용의 제2증기샘플로 선택적으로 농축하는 제1수단을 가지면서, 상기 공기의 샘플체적내에 함유된 목표증기를 농축하는 제2샘플수집 및 분석 시스템과, 상기 제1 또는 제2증기샘플내의 상기 목표물질의 존재에 응답해서 신호를 발생하도록 상기 목표물질에 응답하는 검색수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 검색수단은 상기 제1증기샘플의 화학분석용 제1검출기수단과 분석용의 상기 제2증기샘플의 화학분석용 제2검출기수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 샘플링 수단은 파지막대인 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 제1샘플수집 분석 시스템은, 상기 공기의 샘플체적에 함유된 목표미립자를 우선적으로 존속하는 하나 이상의 필터부재와, 분석용의 상기 제1증기샘플로 존속된 목표미립자를 플래쉬기화하도록 상기 필터부재를 가열하는 수단을 가지면서, 상기 필터부재를 수용하기에 적합한 기화챔버로 이루어진 미립자 수집기를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 제2샘플수집 분석 시스템은, 상기 공기의 샘플체적에 함유된 상기 목표증기를 우선적으로 흡수하는 하나이상의 필터부재와, 상기 필터부재를 수용하기에 적합한 것으로, 상기 필터부재로부터의 목표증기를 흡탈수하도록 특정량의 열에너지를 발생하는 수단을 가지는 탈수챔버를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 폭발물, 화학제, 마약류와 같은 목표물질의 명확한 등급에 연계된 목표증기 또는 목표미립자의 검출을 위한 휴대용 검색 스크린 시스템에 있어서, 상기 시스템은, 각각의 샘플링 주기동안 개개인 또는 대상물의 특정부위로부터 공기의 샘플체적을 모으는 일련이 샘플링주기를 가지는 샘플링수단과, 상기 공기의 샘플체적내에 함유된 목표미립자를 수집하고, 상기 목표미립자를 분석용의 제1증기샘플로 전환하는 것으로, 상기 제1증기샘플의 화학분석을 위한 제1검출기수단을 구비하는 제1샘플수집 분석 시스템과, 상기 목표증기를 분석용의 제2증기샘플로 선택적으로 농축하는 제1수단을 가지면서, 상기 공기의 샘플체적내에 함유된 목표증기를 농축하는 것으로, 상기 제2증기샘플의 화학분석을 위한 제2검출기수단을 구비하는 제2샘플수집 분석 시스템으로 이루어진 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제2항 또는 제6항에 있어서, 상기 샘플링수단은 샘플링주기동안 상기 휴대용 샘플링수단으로부터 공기의 상기 샘플체적을 추출하여, 상기 제1 및 제2샘플수집 분석 시스템에 상기 샘플체적을 전달하는 흡입팬으로 이루어진 샘플수집수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제7상에 있어서, 상기 제1샘플수집 분석 시스템은, 상기 공기의 샘플체적에 함유된 목표미립자를 선택적으로 존속하는 제1, 제2 및 제3필터부재와 상기 공기의 샘플체적을 수용하는 것으로 상기 샘플링주기동안 상기 목표미립자를 우선적으로 존속하도록 상기 필터부재의 하나를 선택적으로 하여, 상기 제1, 제2 및 제3필터부재의 하나를 연속적으로 수용하기에 적합한 수집챔버와, 상기 제1, 제2 및 제3필터부재의 하나를 수용하기에 적합한 것으로, 분석용의 상기 제1증기샘플로 존속된 목표미립자를 플래쉬기화하도록 상기 필터부재의 하나를 가열하는 제1수단을 가지는 기화챔버와, 플래쉬기화에 이어 상기 제1, 제2 및 제3필터부재의 하나를 수용하기에 적합한 것으로, 내부에 존속된 나머지 미립자를 효과적으로 기화하도록 상기 필터부재의 하나를 가열하는 제2수단을 가지는 청정챔버를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제8항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3필터부재의 하나를 가열하는 상기 제1수단은 상기 필터부재를 급속히 가열하도록 상기 필터부재의 상기 하나에 직접 가열전류를 공급하고, 분석용의 상기 제1증기샘플로 상기 목표미립자를 플래쉬기화하는 첫째쌍의 전자인 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제9항에 있어서, 상기 제1샘플 수집기 및 증발기는, 상기 제1검출기로의 기화된 미립자를 스위프하도록 플래쉬기화동안 상기 기화챔버에 제1가스흐름을 연속 제공하는 제1가스공급수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 기화챔버는 250밀리초동안의 플래쉬 가열이 제공되어, 상기 제1검출기수단에 상기 제1증기샘플의 급속한 분사가 있게되는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 청정챔버는 상기 청정챔버내의 상기 필터부재의 하나에 직접 전류를 공급하는 두 번째쌍의 전극을 구비하여 상기 필터부재를 가열하고 나머지 미립자를 기화하는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제12항에 있어서, 상기 두 번째쌍의 전극은 상기 필터부재에 남아 있는 미립자를 기화하기 위해 특정량의 열에너지를 발생하도록 컴퓨터 제어전류를 공급하고, 제2가스는 상기 기화된 미립자가 주위 분위기로 스위프되는 제2가스흐름을 제공하도록 공급하는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제13항에 있어서, 상기 수집챔버, 상기 기화챔버 및 상기 청정챔버는 제1 및 제2판으로 형성되는 것으로, 상기 제1 및 제2판은 상기 수집, 기화 및 청정챔버의 각각을 함께 구획하는 복수의 절반챔버를 각각 구획하는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제14항에 있어서, 상기 제1판은 상기 절반챔버의 각각의 매체둘레에 체결된 O 링 밀봉수단을 추가로 구비하여, 상기 제2판이 O링 밀봉수단에 결합되면 공기 밀착밀봉을 달성하는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제15항에 있어서, 상기 수집챔버, 상기 기화챔버 및 상기 청정챔버는 각각 120°떨어진 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제16항에 있어서, 상기 제1 및 제2판 사이에는 회전판이 추가로 설치되고, 제1, 제2 및 제3필터부재는 상기 수집, 기화 및 청정챔버와 중심이 맞추어져서 120°떨어지게 배열되고, 재1, 제2, 제3필터부재는 상기 제1 및 제2판이 함께 결합된 경우, 상기 수집, 기화 및 청정챔버의 하나내에 일체로 포함된 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제17항에 있어서, 상기 제1샘플수집 분석 시스템은, 상기 수집, 기화 및 청정챔버 사이를 상기 샘플링주기동안 상기 제1필터부재가 회전하도록 상기 회전판을 120°회전하는 제1모터수단과, 상기 샘플링주기동안 제1 및 제2판을 함께 역으로 결합하여, 상기 회전판의 회전동안 상기 제1 및 제2판을 분리하는 전자식 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제18항에 있어서, 제1샘플링주기동안 상기 제1필터부재는 상기 수집챔버내에, 상기 제2필터부재는 상기 기화챔버내에, 상기 제3필터부재는 상기 청정챔버내에 있고, 이어지는 후속 샘플링주기동안 상기 제1필터부재는 상기 기화챔버내에 있고, 상기 제2필터부재는 상기 청정챔버내에 있고, 상기 제3필터부재는 수집챔버내에 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제8항에 있어서, 상기 제2샘플수집 분석 시스템은, 상기 공기의 샘플체적에 함유된 상기 목표증기를 우선적으로 흡수하는 제1, 제2 및 제3필터부재와, 상기 샘플을 수용하는 것으로, 상기 샘플링 주기동안 상기 목표증기를 선택적으로 흡수하도록 상기 제1, 제2 및 제3필터부재의 하나를 수용하기에 적합한 샘플링챔버와, 상기 제1, 제2 및 제3필터부재의 다른 것을 수용하기에 적합한 것으로, 상기 필터수단으로부터 흡수된 목표증기를 탈수하도록 제1특정에너지양을 발생하는 제1수단을 가지는 탈수챔버와, 상기 제1, 제2 및 제3필터부재의 나머지 하나를 수용하기에 적합한 것으로 나머지 흡수된 증기를 효과적으로 탈수하도록 제2특정량의 열을 발생하는 제2수단을 가지는 플러쉬챔버를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제20항에 있어서, 상기 제1수단은 제1가스공급수단에 의해 공급된 제1스위프가스의 온도를 상기 필터부재로부터의 상기 목표증기를 효과적으로 탈수하기에 충분한 레벨 및 분석용의 상기 제2증기샘플을 상기 제2검출기로 스위프하기에 충분한 레벨로 상승하도록 제1제어전류를 수용하는 상기 탈수챔버내에 장착된 전기가열부재인 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제21항에 있어서, 상기 가열용의 제2수단은 제2가스공급수단에 의해 공급된 제2스위프가스의 온도를, 상기 필터부재로부터 나머지 증기를 효과적으로 탈수하기에 충분한 레벨로 상승하도록 제2제어전류를 수용하는 상기 청정챔버내에 장착된 전기가열부재인 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제22항에 있어서, 상기 샘플링챔버, 상기 탈수챔버 및 상기 청정챔버는 제1 및 제2판의 결합으로 형성되고, 상기 제1 및 제2판 각각은 상기 챔버의 각각의 체적에 ½체적인 절반챔버로 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제23항에 있어서, 상기 제1 및 제2판 각각은 상기 절반챔버의 각각의 매체둘레에 체결된 O-링 수단으로 구성되어, 상기 제1 및 제2판이 함께 결합되는 경우 공기밀착밀봉이 만들어지는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제24항에 있어서, 상기 샘플링챔버, 상기 탈수챔버 및 상기 청정챔버는 서로 120°떨어져서 배열된 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제19항에 있어서, 상기 회전면은 상기 제1 및 제2판 사이에 설치되고, 상기 제1, 제2 및 제3필터부재로 덮이는 상기 세 개의 구멍은 서로 120°떨어져서 배열되어, 상기 샘플링챔버, 상기 탈수챔버 및 상기 플러쉬챔버가 일직선이 되고, 상기 제1 및 제2판이 함께 결합되는 경우 상기 샘플링, 탈수 및 플러쉬 챔버의 하나내에 일체로 포함되는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제26항에 있어서, 상기 제2샘플수집 분석시스템은, 상기 샘플링챔버, 탈수챔버 및 플러쉬챔버 사이의 상기 제1필터부재를 회전하도록 상기 샘플링주기 사이에 상기 회전판을 120°회전하는 제2모터수단과 샘플링주기동안 제1 및 제2판을 함께 역으로 결합하여 상기 회전판의 회전동안 상기 제1 및 제2판을 분리하는 전자석수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제27항에 있어서, 제1샘플링주기동안, 상기 제1필터부재는 상기 샘플링챔버내에, 상기 제2필터부재는 상기 탈수챔버내에 상기 제3필터부재는 상기 플러쉬챔버내에 있고, 이어지는 후속샘플링주기동안, 상기 제1필터부재는 상기 탈수챔버내에 상기 제2필터부재는 상기 플러쉬챔버내에, 상기 제3필터부재는 샘플링챔버내에 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 폭발물, 화학제, 마약류와 같은 목표물질의 명확한 등급에 연계된 목표증기 또는 목표미립자의 검출을 위한 휴대용 검색 스크린 시스템에 있어서, 상기 시스템은, 각각의 샘플링주기동안 개개인 또는 대상물의 특정부위로부터 공기의 샘플체적을 모으는 일련의 샘플링주기를 가지는 샘플링수단과, 상기 공기의 샘플체적내에 함유된 목표미립자를 수집하여, 분석용의 제1증기샘플로 상기 목표미립자를 전환하는 것으로, 상기 공기의 샘플체적내에 함유된 목표미립자를 선택적으로 존속하는 제1, 제2 및 제3필터부재 및 상기 제1증기샘플의 화학분석용의 제1검출기수단으로 이루어진 제1샘플수집 분석시스템과, 상기 공기의 샘플체적내에 함유된 목표증기를 농축하는 것으로, 상기 목표증기 분석용의 제2증기샘플로 선택적으로 농축하는 제1수단을 가지며, 상기 공기의 샘플체적내에 함유된 상기 목표증기를 우선적으로 흡수하는 제1, 제2 및 제3필터부재 및 상기 제2증기샘플의 화학분석용의 제2검출기수단으로 이루어진 제2샘플수집 분석 시스템으로 이루어진 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제29항에 있어서, 상기 제1샘플수집 분석시스템은, 상기 공기의 샘플체적을 수용하는 것으로, 상기 샘플링주기동안 상기 목표미립자를 우선적으로 존속하도록 상기 필터부재중의 하나를 선택적으로 할 수 있는 상기 제1, 제2 및 제3필터부재의 하나를 연속해서 수용하기에 적합한 수집챔버와, 상기 제1, 제2 및 제3필터부재의 하나를 수용하기에 적합한 것으로, 분석용의 상기 제1증기로 존속된 목표미립자를 플래쉬기화하도록 상기 필터부재의 하나를 가열하는 제1수단과, 상기 청정챔버내의 상기 필터부재의 하나에 전류를 직접 공급하는 두 번째쌍의 전극으로 이루어진 가열용의 제2수단도 가지므로서, 상기 필터부재를 가열하여 나머지 미립자를 기화하는 기화챔버와, 플래쉬기화에 이어 상기 제1, 제2 및 제3필터부재의 하나를 수용하기에 적합한 것으로, 나머지 미립자가 효과적으로 기화하도록 상기 필터부재의 하나를 가열하기 위해, 상기 청정챔버의 상기 필터부재의 하나에 전류를 직접 공급하는 두 번째쌍의 전극으로 이루어지는 가열용의 제2수단을 가져서, 상기 필터부재를 가열하고 나머지 미립자를 기화하는 청정챔버를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제30항에 있어서, 상기 기화챔버는 250밀리초동안의 플래쉬열이 제공되어 상기 제1증기샘플을 상기 제1검출기수단에 급속히 분사하는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제30항에 있어서, 상기 기화챔버는 250밀리초동안의 플래쉬열이 제공되어, 상기 제1증기샘플을 상기 다중포트밸브에 급속히 분사하는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제32항에 있어서, 상기 다중포트밸브는 상기 기화챔버 및 상기 제1검출기 사이의 접촉영역을 작용하고 상기 샘플링주기의 분석기 동안에는 분석용의 상기 제1증기샘플을 상기 제1검출기수단으로 통기하고, 상기 샘플링주기의 비분석기 동안에는 주위분위길 상기 제1가스흐름을 통기하는 삼방밸브인 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제30항 또는 33항에 있어서, 상기 제1검출기수단은 이온유동성 스펙트로미터인 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제30항에 있어서, 상기 제1샘플수집 분석 시스템은 육방밸브를 추가로 구비하고, 이 육방밸브는 상기 기하챔버와 상기 제1검출기수단 사이의 접촉영역에 있고, 상기 샘플링주기의 분석기동안에는 분석용의 상기 제1증기샘플을 상기 제1검출기수단으로 통기하고, 상기 샘플링주기의 비분석기동안 제2가스흐름수단으로부터 공급된 제2가스흐름을 상기 제1검출수단으로 통기하는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제35항에 있어서, 상기 육방밸브는 상기 육방향중 교차하는 두 개에 접속된 흡탈수튜브를 구비하고, 제1흡수위치와, 제2탈수위치 사이에 상기 육방밸브를 회전하는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제36항에 있어서, 상기 육방밸브를 회전하는 상기 수단은 제1기어헤드모터인 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제37항에 있어서, 상기 샘플체적은, 상기 육방밸브가 상기 제1흡수위치에 있으면 상기 흡탈수튜브를 통과하는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제37항에 있어서, 상기 샘플체적은, 상기 육방밸브가 상기 탈수위치에 있으면, 상기 제1가스공급수단으로부터의 상기 제1가스흐름에 의해 상기 제1검출기수단으로 탈수하여 스위프되는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제39항에 있어서, 제어전류는 소정온도로 상기 흡탈수튜브를 가열하는데 사용하는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제40항에 있어서, 상기 제1검출기수단은 상기 목표물질의 존재를 검출하는 가스크로마토그래프/ECP 인 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제29항에 있어서, 상기 제2샘플수집 분석 시스템은, 상기 제1, 제2 및 제3필터부재를 장착한 회전판과, 상기 하나의 샘플링주기동안 상기 목표증기를 선택적으로 흡수하도록 상기 제1, 제2 및 제3필터부재의 하나를 수용하기에 적합하게 상기 샘플체적을 수용하는 샘플링챔버와, 상기 제1, 제2 및 제3필터부재의 다른 하나를 수용하기에 적합하게, 상기 필터수단으로부터 흡수된 목표증기를 탈수하도록 제1특정량의 에너지를 발생하는 제1수단을 가지며, 이 제1수단은 상기 필터부재로부터 상기 목표증기를 효과적으로 탈수하고, 분석용의 상기 농축증기샘플은 다중포트밸브로 스위프하기에 충분한 레벨로, 제1가스공급수단에 의해 공급단 제1스위프가스의 온도를 상승하도록 제1제어전류를 수용하도록 내부에 장착된 전기가열부재인 탈수챔버와, 상기 제1, 제2 및 제3필터부재의 나머지 하나를 수용하기에 적합하며, 나머지 흡수증기를 효과적으로 탈수하도록 제2특정량의 에너지를 발생하는 제2수단을 가지며, 가열용의 상기 제2수단은 상기 필터부재로부터 나머지 증기를 효과적으로 탈수하기에 충분한 레벨로 제2가스공급수단에 의해 공급된 제2스위프가스의 온도를 상승하도록 제2제어전류를 수용하도록 내부에 장착된 전기가열부재인 청정챔버를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제42항에 있어서, 상기 탈수챔버의 상부전반은 증기농축처리를 향상하도록 원추형상이며, 상기 원추형 상부절반은 상기 제1판 안쪽에 세라믹 부싱을 놓음으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제43항에 있어서, 상기 제2샘플수집 분석 시스템은 상기 청정챔버로부터 부스러기를 추출하는 진공모터를 상기 추가로 구비하고, 상기 진공펌프는 제2판내의 결합부재를 통해서 상기 청정챔버에 접속되는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제42항에 있어서, 상기 제2샘플수집 분석 시스템은 상기 흡수챔버와 상기 제2검출기수단 사이의 접촉영역에 있는 육방밸브를 추가로 구비하여, 상기 샘플링주기의 분석기동안에는 상기 제2검출기로 분석용의 상기 제2증기샘플을 통기하고, 상기 샘플링주기의 비분석기동안에는 제2가스공급수단으로부터의 제2가스흐름을 통기하는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제45항에 있어서, 상기 제2검출기는 상기 목표물질의 존재를 검출하고, 상기 목표물질이 검출되면 제2경고신호를 출력하는 가스크로마토그래프/전자포획시스템인 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제46항에 있어서, 상기 제2검출기는 상기 목표물질의 존재를 검출하고, 상기 목표물질이 검출되며, 제2경고신호를 출력하는 이온 유동성 스펙트로미터인 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제47항에 있어서, 상기 육방밸브는 상기 6개중 교차하는 2개가 접속된 흡탈수튜브를 가지며 흡탈수 위치 사이에서 회전가능한 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제48항에 있어서, 상기 육방밸브는, 분석용의 제2증기샘플이 상기 흡탈수튜브를 통과하면 상기 흡수위치에 있고, 상기 흡탈수튜브는 그 내부에 흡수된 증기를 탈수하도록 특정양의 열에너지를 제공하는 컴퓨터제어 전류원에 접속되는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제49항에 있어서, 상기 육방밸브는, 튜브내의 온도가 목표물질을 탈수하기에 충분한 레벨로 상승할 때 상기 흡탈수튜브로부터 원하지 않는 물질을 주위분위기로 스위핑하는 상기 제2가스흐름을 제공하는 상기 제2가스공급수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제50항에 있어서, 상기 육방밸브는 상기 제2가스공급수단에 의해 상기 제2가스흐름에 의해 상기 흡수된 목표물질이 상기 제2검출기로 스위프되는 경우 상기 탈수위치에 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 폭발물, 화학제, 마약류와 같은 명확한 등급의 목표물질과 연계된 목표증기 또는 목표미립자의 검출을 위한 휴대용 검색 스크린 시스템에 있어서, 각각의 샘플링주기동안 개개인 또는 대상물의 특정부위로부터 공기의 샘플체적을 모으는 일련의 샘플링주기를 가지는 샘플링수단과, 상기 공기의 샘플체적내에 함유된 목표미립자를 수집하여 분석용의 제1증기샘플로 상기 목표미립자를 전환하기 위해, 상기 제1증기챔버의 화학분석용의 제1검출기수단으로 이루어진 제1샘플수집 분석 시스템과, 상기 공기의 샘플체적내에 함유된 목표증기를 농축하기 위해, 분석용의 제2증기샘플로 상기 목표증기를 선택적으로 농축하는 제1수단을 가지며, 상기 제2증기샘플의 화학분석용의 제2검출기수단으로 구성된 제2샘플수집 분석 시스템으로 이루어진 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제52항에 있어서, 상기 제1샘플수집 분석 시스템은, 상기 공기의 샘플체적내에 함유된 목표미립자를 선택적으로 존속하는 제1, 제2 및 제3필터부재와, 상기 공기의 샘플체적을 수용하고, 상기 샘플링주기동안 상기 목표미립자를 우선적으로 존속하기 위해 상기 필터부재의 하나를 선택적으로 할 수 있도록 상기 제1, 제2 및 제3필터부재의 하나를 계속해서 수용하기에 적합한 수집챔버와, 상기 제1, 제2 및 제3필터부재의 하나를 수용하기에 적합하고, 분석용의 상기 제1증기샘플로 존속된 목표미립자를 플래쉬기화하도록 상기 필터부재의 하나를 가열하는 제1수단을 가지며, 제1수단은 분석용의 상기 제1증기샘플로 상기 필터부재를 급속히 가열하여 상기 목표미립자를 플래쉬기화하도록 상기 필터부재의 하나에 가열전류를 직접 제공하는 첫째쌍의 전극인 기화챔버와, 플래쉬기화에 이어 상기 제1, 제2 및 제3필터부재의 상기 하나를 수용하기에 적합하며, 나머지 미립자를 효과적으로 기화하도록 상기 필터부재의 하나를 가열하는 제2수단을 가지며, 상기 가열용의 제2수단은 상기 제2챔버내의 상기 필터부재의 하나에 전류를 직접 공급하는 두 번째쌍의 전극으로 이루어져서 상기 필터부재를 가열하여 나머지 입자를 기화하는 청정챔버를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제52항에 있어서, 상기 제2샘플수집 분석 시스템은, 내부에 제1, 제2 및 제3필터부재를 장착한 회전판과, 상기 샘플체적을 수용하기 위해, 상기 샘플링주기동안 상기 목표증기를 선택적으로 흡수하도록 상기 제1, 제2 및 제3필터부재의 하나를 수용하기에 적합한 샘플링챔버와, 상기 제1, 제2 및 제3필터부재의 다른 하나를 수용하기에 적합하고, 상기 필터수단으로부터 흡수된 목표증기를 탈수하도록 제1특정량의 에너지를 발생하는 제1수단을 가지며, 상기 제1수단은 상기 필터부재로부터의 상기 목표증기를 효과적으로 탈수하고, 분석용의 상기 농축증기샘플을 다중포트밸브로 스위프하는데 충분한 레벨로, 제1가스공급수단에 의해 공급된 제1스위프가스의 온도를 상승하도록 제1제어전류를 수용하도록 장착된 전기가열부재인 탈수챔버와, 상기 제1, 제2 및 제3필터부재의 나머지 하나를 수용하기에 적합하며, 나머지 흡수된 증기를 효과적으로 탈수하도록 제2특정량의 열을 발생하는 제2수단을 가지며, 가열용의 상기 제2수단은 상기 필터부재로부터 나머지 증기를 효과적으로 탈수하기에 충분한 레벨로 제2가스공급수단에 의해 공급된 제2스위프가스의 온도를 상승하기 위해 제2제어전류를 수용하도록 내부에 장착된 전기가열부재인 청정챔버를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제54항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3필터부재는 각각, 상기 기화챔버 또는 상기 청정챔버가 역으로 결합되는 경우 공기 밀착밀봉을 제공하도록 상기 기하챔버둘레에 장착된 O-링을 수용하는 홈을 가지는 경질 양극산화 알루미늄 프레임과, 플래쉬기화동안 상기 필터에 전류를 전도하도록 상기 제1프레임에 장착된 제1 및 제2전극과, 상기 제1 및 제2전극에 의해 결합된 스테인레스 스틸 메쉬 스크린으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제55항에 있어서, 상기 필터부재는, 상기 기화챔버에 역으로 결합되는 경우의 상기 기화챔버둘레의 O-링을 수용하는 홈을 형성한 경질양극산화 알루미늄 프레임과, 상기 필터에 전류를 전도하도록 상기 프레임에 장착된 제1 및 제2전극과, 상기 제1 및 제2전극과 결합된 니켈 메쉬 스크린으로 이루어진 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 제54항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3필터부재의 각각은, 경질 양극산화된 양극산화 알루미늄으로부터 만든 프레임으로서, 상기 샘플링챔버, 상기 탈수챔버 및 상기 청정챔버내에 있는 경우 공기 밀착밀봉을 제공하도록 O-링이 설치된 홈을 구비한 리브를 가지는 프레임과, 판에 의해 상기 프레임내에 유지되는 제1 및 제2스테인레스 스틸 메쉬 스크린으로서, 사이에 캐비티를 형성하며, 상기 캐비티가 목표물질을 흡수하도록 측정된 흡수제 물질로 이루어지게 되는 제1 및 제2스테인레스 스틸 메쉬 스크린과. 상기 회전판내에 밀착하게 필터를 위치하는 유지핀으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대용 폭발물 검색 스크린 시스템.
- 관심의 비휘발성 분자를 기화하여 검출하는 고성능 사이클 시스템에 있어서, 상기 시스템은, 상기 관심분자를 함유하는 미립자를 수집하는 수단과, 상기 수집된 미립자를 플래쉬 기화하여, 가열된 캐리어가스의 이동펄스내에 상기 관심의 분자를 동승하는 수단과, 상기 관심분자를 검출하여 그에 대한 출력신호를 발생하는 것으로, 가열된 캐리어가스의 상기 이동펄스를 상기 반응지대로 분사하는 수단 및 반응지대를 가지는 이온 유동성 스펙트로미터와, 상기 출력신호로부터 데이타의 선택과 함께 플래쉬 기화를 위한 수단을 동기화하기 위해 선택된 관심의 분자의 검출을 최적화하는 제어수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고성능 사이클 시스템.
- 제58항에 있어서, 상기 시스템은 출력신호를 디지탈화하는 수단을 추가로 구비하며, 그 수단은 소정지연후 상기 출력신호를 디지탈하도록 플래쉬기화를 위한 상기 수단과 동기화되는 것을 특징으로 하는 고성능 사이클 시스템.
- 제58항에 있어서, 플래쉬기화용 수단은 미립자를 수집하는 상기 수단에 전류를 인가하는 전기접점을 포함하는 것을 특징으로 하는 고성능 사이클 시스템.
- 제58항에 있어서, 미립자를 수집하는 상기 수단은, 제1위치에 상기 미립자를 수집하고, 제2위치에 상기 수집된 미립자를 플래쉬기화하는 스크린인 것을 특징으로 하는 고성능 사이클 시스템.
- 제61항에 있어서, 상기 시스템은, 상기 스크린이 상기 제2위치에 있는 경우, 상기 스크린을 통해 캐리어가스를 분사하는 수단을 추가로 구비함에 의해, 상기 캐리어가스가 상기 플래쉬기화동안 가열되고 지속되는 것을 특징으로 하는 고성능 사이클 시스템.
- 제62항에 있어서, 가열된 캐리어가스의 상기 이동펄스를 분사하는 상기 수단은, 상기 이온 유동성 스펙트로미터의 반응지대에 뻗은 튜브인 것을 특징으로 하는 고성능 사이클 시스템.
- 제61항에 있어서, 상기 스크린은 스테인레스 스틸 메쉬로 형성된 것을 특징으로 하는 고성능 사이클 시스템.
- 제61항에 있어서, 플래쉬기화용 상기 수단은 250밀리초동안 전류를 발생하는 것을 특징으로 하는 고성능 사이클 시스템.
- 관심의 비휘발성 분자를 기화하여 검출하는 고성능 사이클 시스템에 있어서, 상기 시스템은 적어도 제1 및 제2위치를 가지며, 제1위치에 있으면 상기 관심분자를 포함하는 미립자를 선택적으로 수집하는 필터수단과, 제2위치에 있으면 상기 미립자를 캐리어가스의 흐름류로 기화하도록 상기 수집된 미립자를 플래쉬 가열함에 의해 관심분자를 동승하는 수단과, 상기 동승된 관심분자와 캐리어가스의 흐름류를 수용하기 위해, 관심분자에 응답하여 출력신호를 발생하는 이온 유동성 스펙트로미터와, 상기 출력신호로부터 데이타를 수집하는 수단과 함께 플래쉬 가열하는 상기 수단을 동기화하는 제어수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고성능 사이클 시스템.
- 제66항에 있어서, 데이타를 수집하는 상기 수단은 우선 상기 출력신호를 디지탈화하고, 그후 복수의 주기적 샘플을 평균하는 것을 특징으로 하는 고성능 사이클 시스템.
- 제66항에 있어서, 데이타를 수집하는 상기 수단은 소정지연후 상기 복수의 주기적 샘플을 평균하므로서 관심분자의 검출을 최적화하는 것을 특징으로 하는 고성능 사이클 시스템.
- 제66항에 있어서, 상기 시스템은 상기 평균주기샘플에 의해 형성된 패턴과 저장패턴을 비교하여, 일치할 때 경고상태를 발생하는 데이타 처리수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고성능 사이클 시스템.
- 제67항에 있어서, 상기 데이타 처리수단은 상기 평균주기 샘플에 의해 형성된 패턴과 복수의 저장패턴과를 비교하여, 일치할 때 경고상태를 발생하는 것을 특징으로 하는 고성능 사이클 시스템.
- 제70항에 있어서, 데이타를 수집하는 상기 수단은 소정지연후 상기 복수의 주기샘플을 평균하여 상기 관심분자의 검출을 최적화하는 것을 특징으로 하는 고성능 사이클 시스템.
- 고성능 사이클 분위기에서 관심의 비휘발성 분자를 급속하게 기화하고 검출하는 방법에 있어서, 상기 방법은, 금속스크린과 관심의 상기 비휘발성 분자를 함유하는 미립자를 수집하는 공정과, 상기 수집된 미립자 및 상기 관심의 비휘발성 분자를 플래쉬기화하도록 상기 스크린을 가열하는 공정과, 상기 관심의 비휘발성 분자를 이온화한 후, 그에 따른 제1출력신호를 발생하도록 표류경사를 가로질러 상기 이온화분자를 수집하는 공정과, 상기 제1출력신호를 디지탈화하고, 상기 디지탈 신호를 디지탈 패턴으로 평균하도록 주기적 간격으로 상기 디지탈 신호를 샘플링하는 공정과, 소정 간격후 상기 샘플링을 시작하도록 플래쉬기화공정과 샘플링공정을 동기화하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 검출방법.
- 제72항에 있어서, 상기 가열공정은 상기 스크린의 직접 저항가열에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 검출방법.
- 제73항에 있어서, 상기 가열공정은 250밀리초인 것을 특징으로 하는 검출방법.
- 제72항에 있어서, 상기 디지탈패턴과 저장된 복수의 디지탈패턴을 비교하는 공정과, 일치하는 경우 경고를 발생하는 공정을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 검출방법.
- 제72항에 있어서, 상기 수집된 미립자가, 가열된 캐리어가스의 고에너지 펄스를 동승한 관심분자와 같이 형성하도록 기화될 때, 불활성 캐리어가스내의 상기 관심의 기화분자를 동승하는 공정을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 검출방법.
- 제76항에 있어서, 상기 관심분자는 RDX 및 PETN 분자로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 검출방법.
- 제75항에 있어서, 저장된 디지탈패턴은 RDX 및 PETN 분자에 의해 형성된 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 검출방법.
- 제72항에 있어서, 이온화된 분자는 이온화 및 수집공정 사이에서 펄스되고, 주기간격은 상기 펄스에 동기화되는 것을 특징으로 하는 검출방법.
- 제79항에 있어서, 20 내지 40 샘플이 상기 디지탈패턴을 형성하도록 평균된 것을 특징으로 하는 검출방법.
- 제72항에 있어서, 소정간격은 2초인 것을 특징으로 하는 검출방법.
- 폭발물, 화학제, 마약류를 포함하는 목표물질을 함유하는 목표물질 또는 미립자로부터 분자증기를 검출하는 휴대용 검색 스크린 시스템에 사용되는 파지막대에 있어서, 상기 파지막대는, 상기 목표물질을 찾도록 개개인 또는 물품을 결합하여 공기의 샘플체적을 수집하기 위해, 상기 공기의 샘플체적을 전달하는 유입포트와, 찾고자 하는 물품에 상기 포트를 밀봉하는 상기 유입포트를 둘러싸는 가요성 시일을 포함하는 휴대용 진공헤드와, 공기의 샘플체적에 존재하는 목표물질의 분자증기를 수집 검출하는 검색 스크린 시스템과, 상기 휴대용 진공헤드로부터의 상기 공기의 샘플체적을 상기 검색 스크린 시스템으로 추출하는 진공수단과, 상기 휴대용 진공헤드 및 상기 검색 스크린 시스템을 결합하는 가요성 도체로 이루어진 것을 특징으로 하는 파지막대.
- 제82항에 있어서, 상기 검색 스크린 시스템은 상기 샘플체적내의 상기 목표물질의 분자증기를 우선 농축하는 예비농축기와 상기 목표물질로부터의 분자증기에 응답하는 증기 검출기 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 파지막대.
- 제82항에 있어서, 상기 검색 스크린 시스템은 상기 목표물질을 포함하는 미립자를 수집하고 플래쉬기화는 수단과, 상기 목표물질로부터의 분자증기에 응답하는 증기 검출기수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 파지막대.
- 제82항에 있어서, 상기 검색 스크린 시스템은 공기의 샘플체적으로부터의 미립자를 수집제거하고, 공기의 샘플체적에 존재하는 미립자 및 분자증기를 별도로 분석하는 것을 특징으로 하는 파지막대.
- 제83항, 제84항, 또는 제85항에 있어서, 상기 가요성 밀봉은 연질탄성밀봉체가 장착된 가동 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 파지막대.
- 제86항에 있어서, 상기 가동프레임은 상기 진공헤드에 장착되어, 상기 헤드로부터 외방으로 탄성가압되는 것을 특징으로 하는 파지막대.
- 제84항 또는 제116항에 있어서, 상기 진공헤드는 찾고자하는 물품으로부터 전류 미립자를 제거하는 회전 부러쉬를 포함하는 것을 특징으로 하는 파지막대.
- 제88항에 있어서, 상기 회전 부러쉬를 터어빈에 의해 회전되며, 상기 터어빈은 상기 유입구로 추출될 때의 상기 공기샘플에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 파지막대.
- 제83항, 데84항, 또는 제85항에 있어서, 상기 진공헤드는 상기 가요성 도관 및 상기 진공헤드 사이에 위치된 회전가능 손잡이 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 파지막대.
- 제83항, 제84항 또는 85항에 있어서, 상기 진공수단은 상기 유입구를 통해 70-85cfm 의 속도로 상기 공기샘플을 추출하는 것을 특징으로 하는 파지막대.
- 제83항, 제84항 또는 제85항에 있어서, 상기 진공헤드는 상기 검색 스크린 시스템을 작동하는 제어패널부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파지막대.
- 제92항에 있어서, 상기 제어패널부는 디스플레이수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 파지막대.
- 제92항에 있어서, 상기 검색 스크린 시스템은 단일 사이클모드, 연속 사이클모드 또는 휴지모드로 작동될 수 있고, 상기 모드들은 상기 제어패널로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 파지막대.
- 제92항에 있어서, 상기 검색 스크린 시스템은 각각 샘플 분석하도록 제어수치를 설계하고 상기 제어수치가 상기 디스플레이수단상에 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 파지막대.
- 제95항에 있어서, 상기 디스플레이 수단은 경보표시기를 포함하며, 상기 검색 스크린 시스템은 목표물질이 공기의 샘플체적과 동일한 경우 경보신호 및 상기 제어수치를 상기 디스플레이 수단에 전송하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 파지막대.
- 폭발물, 화학제, 마약류를 포함하는 목표물질을 함유하는 미립자 또는 목표물질로부터 분자증기를 삭제하는 휴대용 검색 스크린 시스템에 사용하는 자동조작 수화물/소포 샘플링챔버에 있어서, 상기 챔버는 대상물질과 그 대상물질에 부착된 미립자를 둘러싸는 분위기로부터 증기를 스위핑하여 수집하는 회전 부러쉬를 포함하는 복수의 샘플링헤드와, 상기 대상물을 상기 자동조작 수화물/소포 샘플링챔버를 통해서 자동적으로 움직이는 수단과, 상기 자동조작 수화물/소포 샘플링챔버의 작동을 제어하는 제어 시스템과, 공기의 샘플체적내에 존재하는 목표물질의 분자증기의 수집 및 검출을 위한 검색 스크린 시스템으로 이루어진 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제97항에 있어서, 상기 자동조작 수화물/소포 샘플링챔버는 길이가 6피이트, 폭이 38인치, 높이가 32인치의 크기인 직사각형으로, 상기 대상물을 자동으로 움직이는 상기 수단에 끼워지는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제98항에 있어서, 상기 자동조작 수화물/소포 샘플링챔버는 금속으로 구성된 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제98항에 있어서, 상기 자동조작 수화물/소포 샘플링챔버는 강성 플라스틱으로 구성된 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제98항에 있어서, 상기 자동조작 수화물/소포 샘플링챔버를 통해 상기 대상물을 자동으로 움직이는 상기 수단은 콘베이어 벨트인 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제101항에 있어서, 상기 복수의 샘플링 헤드는, 상기 콘베이어 벨트 바로앞에 상기 자동조작 수화물/소포 샘플링수단의 입구단부에 위치되어, 상기 샘플링수단이 전체폭을 넓히는 제1샘플링헤드로서, 상기 자동조작 수화물/소포 샘플링수단의 기저부에 장착되어 상기 대상물의 바닥에서 증기 및 미립자를 스위프하여 추출하는 제1샘플링헤드와, 상기 자기조작 수화물/소포 샘플링수단의 지붕에 접속되어, 상기 대상물의 상부에서 증기 및 미립자를 스위프하여 추출하는 제2샘플링헤드와, 상기 자동조작 수화물/소포 샘플링수단의 대향면에 흰지되어, 상기 대상물의 측면에서 증기 및 미립자를 스위프하여 추출하는 제3 및 제4샘플링헤드로 이루어진 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제102항에 있어서, 상기 제1샘플링헤드는 제1밸브를 통해 통상의 통풍구에 접속되는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제103항에 있어서, 상기 제2샘플링헤드는 제2밸브를 통해 상기 통상의 통풍구에 접속되어, 상기 대상물의 높이에 자동인접하는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제103항에 있어서, 상기 제2샘플링헤드는 상기 센서수단으로부터의 출력신호에 응답하여 상기 목적물의 상부를 지나 움직이는 제1파워헤드 및 회전부러쉬 메카니즘으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제105항에 있어서, 상기 제3 및 제4샘플링헤드는 제3밸브를 통해 통풍구에 접속되고 상기 제3 및 제4샘플링헤드는 상기 대상물의 폭을 조절하는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제106항에 있어서, 상기 제3 및 제4샘플링헤드는 상기 제2센서수단으로부터의 출력에 응답해서 상기 대상물의 측면을 지나 움직이는 제2 및 제3파워헤드와 회전브러쉬 메카니즘으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제107항에 있어서, 상기 통풍구는 제4밸브를 통해 상기 운송수단에 접속된 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제108항에 있어서, 상기 제어시스템은 상기 제1, 제2, 제3 및 제4밸브의 시간 및 상기 콘베이어 벨트의 속도를 제어하는 수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제109항에 있어서, 상기 제어시스템은 상기 샘플링주기의 제1샘플링 단계동안 상기 제2 및 제3밸브를 폐쇄하면서 상기 제1밸브수단을 개방하고, 상기 샘플링 주기의 제2샘플링단계동안 상기 제1 및 제3밸브를 폐쇄하면서 상기 제2밸브수단을 개방하고, 상기 샘플링주기의 제3샘플링단계동안 상기 제1 및 제2밸브를 폐쇄하면서 상기 제3밸브수단을 개방하는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제110항에 있어서, 상기 제어시스템은 상기 샘플링주기의 제3샘플링 단계후 상기 제4밸브를 개방하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제110항에 있어서, 상기 제어시스템은 상기 샘플링 주기의 제1, 제2 및 제3샘플링의 각 단계후 상기 제4밸브를 개방하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제110항에 있어서, 상기 자동조작 수화물/소포 샘플링챔버는 이동가능한 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제110항에 있어서, 상기 자동조작 수화물/소포 샘플링챔버는 고정한 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제97항에 있어서, 상기 자동조작 수화물/스크린 시스템은 상기 샘플체적내의 상기 목표물질의 분자증기를 우선 농축하는 예비농축기와 상기 목표물질로부터의 분자증기에 응답하는 증기 검출기수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제97항에 있어서, 상기 검색 스크린 시스템은 상기 목표물질을 함유하는 미립자를 수집하고 플래쉬기화하는 수단 및 상기 목표물질로부터의 분자증기에 응답하는 증기 검출기 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제97항에 있어서, 상기 검색 스크린 시스템은 공기의 샘플체적으로부터 미립자를 수집제거한 후, 공기의 샘플체적내에 존재하는 미립자 및 분자증기를 별도로 분석하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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