KR20180061225A

KR20180061225A - 가스 유체 샘플링 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20180061225A
Application number: KR1020187010039A
Authority: KR
Inventors: 올리버 커크비; 알라스테어 클락; 브루스 알렉 콜린 그란트
Original assignee: 스미스 디텍션-워트포드 리미티드
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2018-06-07
Also published as: GB2542824B; EP3356784B1; GB2542824A; RU2734227C1; CN108139301A; CA2999228A1; JP2018535399A; GB201517310D0; US20180266923A1; EP3356784A1; WO2017055870A1; US11067484B2; JP6875384B2; FI3356784T3; CN108139301B; PL3356784T3; MX2018003772A

Abstract

관심 물질을 검출하기 위해 샘플을 분석 장치에 제공하는 검출기 입구는 가스 유체의 흐름의 통과를 허용하기 위한 플레넘으로서, 샘플링 체적을 포함하는 플레넘; 플레넘에 배치되어, 샘플링 체적으로부터 가스 유체의 샘플을 수집하고, 샘플을 분석 장치에 제공하도록 배치되는 샘플링 입구로서, 흐름은 미립자를 운반하는 샘플링 입구; 및 샘플링 체적에 진입하지 않고 샘플링 입구를 지나 운반되는 미립자의 상대 비율을 증가시키기 위해 유체에 의해 운반되는 미립자의 공간 분포를 변화시키도록 샘플링 입구를 둘러싸는 플레넘 주위에 가스 유체의 순환 흐름을 생성하도록 배치된 흐름 디렉터를 포함한다.

Description

가스 유체 샘플링 장치 및 방법

본 개시(disclosure)는 검출 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 검출기용 샘플을 획득하는 방법 및 장치, 특히 미립자의 존재 시에 증기 샘플을 획득하는 방법 및 장치에 관한 것이며, 이러한 방법 및 장치는 분광법, 예를 들어 이온 이동도 분광법 및 질량 분광법에서 특정 응용을 찾을 수 있다.

일부 검출기는 공기와 같은 가스 유체의 스트림을 검출기 입구로 "흡입(inhaling)"하고 관심 물질을 검출하는 분석 장치로 공기를 샘플링하여 동작한다. 흡입된 공기 스트림은 핀홀, 모세관 또는 멤브레인 입구와 같은 샘플링 입구를 사용하여 검출기 입구에서 샘플링될 수 있다.

종종, 예를 들어 군대 및 보안 요원이 사용하기 위해 핸드헬드 또는 휴대용 디바이스가 필요할 수 있다. 이러한 요원은 다량의 먼지와 티끌 및 다른 미립자 물질(particulate matter)의 존재 시에 적대적 환경에서 자주 작동한다. 이러한 미립자는 샘플링 입구를 막거나 검출기를 손상시킬 수 있다. 일부 경우에, 공기의 스트림에 의해 운반되는 미립자는 검출기가 민감한 물질을 포함할 수 있다. 이런 물질이 검출기 또는 입구에 쌓이면, 이는 검출기를 오염시킬 수 있고, 복구 시간 문제를 야기시킬 수 있다.

본 개시의 양태 및 실시예는 관련된 기술적 문제를 처리하는 것을 목표로 한다.

이제, 본 개시의 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이다.

도면에서, 유사한 참조 번호는 유사한 요소를 나타내는데 사용된다.

도 1a는 검출기 입구의 개략도를 도시한다.
도 1b는 도 1a에 도시된 라인 'A'를 따른 미립자의 공간 분포를 도시한다.
도 1c는 검출기 입구의 개략도를 도시한다.
도 2는 도 1a의 검출기 입구의 단면을 도시한다.
도 3a는 원통형 흐름 통로를 갖는 검출기 입구의 개략도를 도시한다.
도 3b는 도 3a에서 라인 'B'를 따른 미립자의 공간 분포를 도시한다.
도 4는 도 3b에서 라인 'B'에서 도 3a의 검출기 입구의 단면을 도시한다.
도 5는 도 1a의 검출기 입구를 갖는 검출기의 예를 도시한다.
도 6은 도 3a의 검출기 입구를 갖는 검출기의 예를 도시한다.
도 7은 도 1a의 검출기 입구를 갖는 검출기의 다른 예를 도시한다.
도 8은 도 3a의 검출기 입구를 갖는 검출기의 다른 예를 도시한다.

본 개시의 실시예는 관심 샘플을 검출하기 위해 샘플을 분석 장치에 제공하는 검출기 입구에 관한 것이다. 이러한 검출기는 미립자, 증기 및 에어로졸을 운반하는 공기와 같은 가스 유체의 흐름을 먼저 흡입함으로써 샘플을 획득할 수 있다. 그런 다음, 이러한 흐름으로부터 샘플이 취해질 수 있다. 예를 들어, 핀홀 입구는 이러한 샘플을 취하여 관심 물질을 검출할 수 있도록 검출기에 제공하기 위해 사용될 수 있다.

이러한 흡입된 흐름에서 동반되는 미립자는 흡입된 흐름 전체에 걸쳐 균질하게 공간적으로 분포될 수 있다. 이러한 미립자의 존재는 검출기를 오염시키거나 샘플링 입구를 막을 수 있다. 본 개시의 실시예는 미립자가 샘플링 입구로 들어가거나 막히는 것을 방지하면서 증기의 샘플링을 가능하게 하는 것을 목표로 한다. 이것은 샘플이 (예를 들어, 검출기의 샘플링 입구에 의해) 획득될 수 있는 영역을 둘러싸는(예를 들어, 에워싸는) 순환 흐름을 유도함으로써 달성될 수 있다. 이러한 영역에서, 상대적 미립자 수는 고갈되는데, 그 이유는 그렇지 않으면 주로 균질한 공간적 분포가 이러한 순환 흐름의 원심 분리 효과(centrifuge effect)에 의해 수정되기 때문이다.

본 개시는 이것이 달성될 수 있는 다수의 방법을 설명한다. 도 1a는 이러한 방식으로 동작하도록 구성되는 검출기 입구를 도시한다.

도 1a는 흐름 입구(2), 흐름 출구(4) 및 플레넘(11)을 포함하는 검출기 입구(1)를 도시한다. 플레넘(11)은 내부 표면(12)을 갖는 벽(8)을 포함한다. 핀홀과 같은 샘플링 입구(14)는 플레넘에서 샘플링 체적(10)으로부터 샘플을 획득하도록 배치된다. 도 2는 도 1a의 검출기 입구(1)의 단면도를 도시한다. 도 2에서, 샘플링 입구는 플레넘의 중심 영역으로부터 가스 유체의 샘플을 수집하도록 배치될 수 있다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 도 1에서, 플레넘은 평면으로 보여지고, 흡입된 흐름의 경로는 도면의 평면과 정렬된다. 이 도면에서, 플레넘(11)은 둥근 형상을 가지며, 예를 들어 원형이다. 샘플링 입구는 이러한 둥근 형상의 플레넘의 중간에 또는 중간 근처에 배치될 수 있다.

흐름 입구(2) 및 흐름 출구(4)는 각각 재료 블록으로 절단되고 파이프 또는 튜브와 같이 둘러싸인 채널과 같은 도관을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 흐름 입구 및 흐름 출구는 상이한 방향으로 정렬된다. 흐름 입구(2) 및 흐름 출구(4)는 모두 플레넘(11)에 결합되며, 따라서 플레넘(11)은 검출기 입구(1)를 통해 유체의 경로의 굴곡부(bend)에 위치한다. 플레넘(11)에서, 가스 유체의 흐름은 흐름 입구(2)에서 플레넘(11)을 통해 흐름 출구(4)로 흐를 때 방향을 변경한다.

플레넘(11)은 벽(8)의 내부 표면(12)에 의해 바운딩된 내부 체적을 포함한다. 도시된 바와 같이, 벽(8)의 표면(12)은 만곡될 수 있으며, 예를 들어 벽(8)의 내부 표면(12)의 곡률은 흐름 입구(2)로부터 흐름 출구(4)로의 흡입된 흐름의 경로에서 굴곡부를 제공하도록 배치될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 플레넘의 흐름 단면은 흐름 입구(2)의 흐름 단면보다 더 크다. 이와 관련하여, 흐름 단면은 가스 유체의 흐름 방향을 가로지르는 면적을 지칭한다. 예를 들어, 플레넘(11)은 흐름 입구(2)가 플레넘(11)을 만나는 흐름 경로의 브로드닝(broadening)을 제공할 수 있다. 이것은 플레넘(11)에 들어갈 때 가스 유체의 흐름을 늦추도록 작용할 수 있다. 도 2의 예시에서, 흐름 출구(4)는 흐름 입구(4)보다 큰 흐름 단면을 갖는 것으로 평면에 도시되어 있다. 이것은 흐름 출구(4)에서 플레넘으로부터 유출되는 가스 유체에서 더 느린 흐름 속도를 제공하는 한가지 방법이다. 출구에서 더욱 느린 흐름 속도를 제공하면 플레넘 주위에 순환 흐름의 생성을 촉진할 수 있다.

상술한 바와 같이, 흐름 입구(2)는 가스 유체를 플레넘(11) 내로 지향시키도록 배치된다. 플레넘(11)은 샘플링 입구의 한 측면을 지나서 플레넘(11)에 의해 제공된 굴곡부의 외부 주위의 제 1 흐름 경로와, 샘플링 입구(14)의 다른 측면을 지나서 굴곡부의 내부 주위에 되돌아가는 제 2 흐름 경로를 포함한다. 따라서, 샘플링 입구를 플레넘(11)의 중간 내에 또는 그 부근에 위치시킴으로써, 샘플링 입구(14)를 둘러싸는 유체의 순환 흐름이 유도될 수 있다. 이러한 순환 흐름은 샘플링 입구(14)가 샘플을 획득하는 샘플링 체적(10)에 진입하지 않고 샘플링 입구(14)를 지나서 운반된 미립자의 상대 비율을 증가시키기 위해 유체에 의해 운반되는 미립자의 공간 분포를 변화시킬 수 있다. 흐름 출구(4)는 가스 유체의 흐름이 흐름 입구(2)를 통해 들어간 속도보다 낮은 속도로 플레넘(11)을 빠져나가도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 흐름 출구(4)는 동일한 체적 유량의 가스 유체가 입구(2)를 통하는 것처럼 출구(4)를 통해 흐르도록 할 수 있는 더욱 넓은 흐름 단면을 제공할 수 있지만, 더욱 낮은 속도로 제공할 수 있다. 이것은 가스 유체가 굴곡부의 내부 상의 샘플링 입구를 지나 되돌아 흐르는 경향을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 이러한 실시예에서, 유체는 플레넘(11) 내로 흐를 수 있고, 그 후 흐름은 샘플링 입구의 한 측면 주위에서 만곡되고, 흐름 출구(4)에서 느리게 흐르는 유체에 의해 흐름 출구(4)로 완전히 진입하는 것이 억제되며, 샘플링 입구(14)의 다른 측면 상의 샘플링 입구를 지나 되돌아 흐름으로써 플레넘에서 적어도 부분적으로 재순환된다.

도 1a의 장치의 동작 시에, 가스 유체의 흐름은 흡입되어 흐름 입구(2)로부터 플레넘(11)을 통해 흐름 출구(4)로 통과된다. 플레넘(11)은 흡입된 가스 유체의 이러한 흐름의 방향의 변경, 예를 들어 흐름 입구(2)로부터의 흐름 방향의 굴곡부를 제공한다. 이러한 굴곡부의 외부는 내부로 만곡되는 플레넘의 벽(8)에 의해 제공된다. 이것은 흡입된 유체의 흐름 방향을 변경시키고, 플레넘(11)을 통해 흐를 때 샘플링 입구 주위에서 유체 흐름을 굴곡시킨다. 흐름 출구(4)에 도달할 때, 가스 유체의 일부는 출구(4)를 통해 플레넘(11)을 빠져나가지만, 일부는 흐름 출구(4)를 지나 흐르고 플레넘(11)에 잔류하므로, 오히려 스트림에서의 와전류의 방식으로 굴곡부(13)의 내부 상에서 샘플링 입구의 다른 측면을 지나 되돌아 안내된다. 이것이 샘플링 입구를 지나 되돌아 흘러서 흐름 입구(2)로 다시 되돌아가면, 이러한 역류는 흐름 입구(2)에서 플레넘(11)에 도달하는 추가의 흐름을 재결합할 수 있다. 따라서, 이러한 동일한 사이클은 다시 시작되고, 이러한 재결합된 흐름의 일부는 재순환되지만, 일부는 출구(4)를 통해 빠져나간다. 따라서, 가스 유체의 흐름의 적어도 일부에 대해, 이러한 실시예는 일정한 단면의 직선 파이프를 따른 동일한 흐름에 비해 샘플링 입구 주위의 가스 유체의 체류 시간을 증가시킬 수 있다.

따라서, 유체의 적어도 일부는 흐름 출구(4)를 통해 플레넘을 빠져나가기 전에 샘플링 입구를 둘러싸는 만곡된, 예를 들어 적어도 부분적으로 원형 흐름 경로에서 플레넘 주위로 흐를 수 있다. 도 2에서, 이러한 순환 흐름은 입구(2) 및 출구(4)를 통해 가스 유체의 벌크(bulk) 흐름 방향을 가로지르는, 예를 들어 수직인 회전축에 대해 순환한다는 것을 알 수 있다.

이러한 순환 흐름은 샘플링 입구 주위에 원심 분리 효과를 제공할 수 있으며, 이는 흐름에 의해 운반되는 미립자가 플레넘의 벽을 향해, 예를 들어 샘플링 입구로부터 멀리 떨어져 이동하도록 하는 경향이 있다. 이것은 가스 유체 내의 미립자의 비율이 가스 유체 흐름의 다른 영역에 대해 고갈되는 순환 흐름의 회전축을 향한 영역, 예를 들어 플레넘(11)의 벽에 더 가까운 유체 흐름 영역을 제공한다. 그러나, 흐름에 의해 운반되는 증기는 플레넘(11) 주위에서 이러한 고갈된 영역으로 자유롭게 확산된다. 따라서, 본 개시의 방법은 샘플링 입구를 막히게 하거나 입구를 통해 들어가 검출기를 오염시킬 수 있는 미립자의 수를 감소시키기 위해 이러한 고갈된 영역으로부터 가스 유체의 샘플을 수집하는 단계를 포함한다.

라인 A를 따른 미립자의 분포 및 샘플링 볼륨(10)은 도 1b의 플롯에 도시되어 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 미립자의 수(예를 들어, 단위 체적 당 수)는 벽의 표면(12)으로부터의 거리의 함수로서 감소한다. 예를 들어, 미립자의 수는 샘플링 체적(52)을 향하여 낮아지고 굴곡부(13)의 내부로부터 떨어지게 된다. 상술한 바와 같이, 원심 분리 효과는 미립자가 플레넘의 벽을 향해 이동하도록 하고, 이러한 이동은 벽으로부터 샘플링 체적을 향한 거리를 갖는 미립자의 수의 변화로 이어진다. 도 1b에 도시된 미립자의 분포는 벽의 표면(12)과 샘플링 체적(10) 사이의 영역에 비해 굴곡부(13)의 내부와 샘플링 체적(10) 사이의 영역에서 더 적은 수의 미립자를 도시한다. 임의의 특정 이론에 구속되기를 바라지 않고, 벽의 표면(12)과 샘플링 체적(10) 사이의 영역 내의 유체의 일부는 굴곡부(13)의 내부와 샘플링 체적(10) 사이의 영역으로 통과하고, 따라서 굴곡부(13)의 내부와 샘플링 체적(10) 사이의 유체는 더 큰 원심 분리 효과를 겪을 수 있고, 따라서 더욱 적은 미립자를 포함할 수 있는 것으로 믿어진다. 그러나, 이러한 분포는 예일 뿐이라는 것을 이해할 것이다.

벽의 곡률은 검출기 입구(1)의 내부 표면상의 미립자의 충돌을 감소시키도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 벽의 곡률 반경은 유체의 흐름을 위한 부드러운 경로를 제공하도록 벽의 상이한 부분에서 상이할 수 있다. 예를 들어, 흐름 입구(2)에 인접한 벽의 제 1 부분 및 유체 출구(4)에 인접한 벽의 제 2 부분은 둘 다 제 1 부분을 제 2 부분에 결합시키는 벽의 부분보다 더 큰 곡률 반경을 갖는다. 곡률 반경의 변화는 흡입된 가스 유체의 흐름 방향의 점진적인 변화로 이어진다. 이것은 가스 유체에 의해 운반되는 미립자 및 에어로졸이 플레넘의 벽에 충돌하여 축적되는 경향을 감소시킬 수 있다.

도 1c는 도 1a를 참조하여 상술한 것과 같은 검출기 입구의 예를 도시한다. 그러나, 도 1c에서, 흐름 입구(2)는 유체 출구(4)와 동일한 방향으로 정렬된다. 그러나, 유체 출구(4)는 흐름 입구(2)로부터 오프셋된다. 도 1c에 도시된 예에서, 유체 출구(4)는 흐름 입구(2)로부터 횡 방향으로 이격되어 있으며, 예를 들어 이것은 유체 흐름의 방향을 가로지르는 방향으로 이격되어 있다. 이러한 예에서, 유체의 적어도 일부는 흐름 입구(2)에 평행한 방향으로 흐름 출구(4)를 통해 플레넘을 빠져나가기 전에 샘플링 입구를 둘러싸는 플레넘 주위에서 원으로 흐를 수 있다. 도 1c에 도시된 예에서, 흐름 출구(4)는 흐름 입구(2)에 대한 플레넘(8)의 대향 측면 상에 위치된다. 따라서, 가스 유체는 흐름 입구(2)로부터 플레넘 내로 흐를 때와 동일한 방향으로 흐름 출구(4)를 통해 플레넘에서 흐를 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 흐름 출구(2)는 또한 흐름 입구(2)와 동일한 플레넘의 측면 상에 위치될 수 있다. 예를 들어, 플레넘은 U-굴곡부에서의 선회부(turn)에 위치될 수 있다. 이러한 및 다른 예는 가스 유체의 흐름 방향을 가로지르는 축에 대해 회전하는 순환 흐름을 제공한다.

검출기 입구의 다른 구성이 또한 제공될 수 있다. 플레넘 내의 유체의 순환 흐름은 또한 흐름 방향에 정렬된 축에 대해 순환할 수 있다. 예를 들어, 플레넘은 유체가 흐를 수 있도록 배치된 원기둥과 같은 도관 또는 흐름 통로(32)를 포함할 수 있다. 이러한 구성에서, 순환 흐름의 회전축은 흐름 통로의 길이 방향 축과 정렬될 수 있다. 이러한 일례는 도 3a에 도시되어 있다.

도 3a에 도시된 예에서, 검출기 입구는 가스 유체의 흐름 방향과 평행한 축에 대해 회전하는 순환 흐름을 제공하도록 배치된 흐름 통로(32)를 포함한다. 상술한 바와 같이, 이러한 순환 흐름은 흐름 내의 미립자의 공간적 분포의 변동을 제공할 수 있음으로써, 비교적 많은 미립자가 흐름 통로의 벽에 더욱 가까운 흐름에 의해 운반된다. 미립자의 수는 또한 흐름 통로의 벽으로부터의 간격의 함수로서 감소한다.

더욱 상세하게는, 도 3a은 흐름 통로(32), 흐름 입구(29), 제 1 흐름 출구(28) 및 제 2 흐름 출구(30)를 갖는 검출기 입구를 도시한다. 흐름 통로(32)는 벽(33), 흐름 통로(32)의 벽(33)의 내부 표면상에 배치된 핀(22)의 형태의 흐름 디렉터, 샘플링 체적(24) 및 샘플링 입구(14)를 포함한다. 도 4는 도 3a에서의 B로 표시된 라인에서 취해진 도 3a의 흐름 통로(32)의 단면을 도시한다.

도 3a 및 도 4에 예시된 예에서, 흐름 통로(32)는 재료 블록으로 절단되고, 파이프 또는 튜브와 같이 둘러싸인 채널과 같은 도관을 포함한다. 흐름 통로(32)는 벌크 흐름 방향을 규정한다. 흐름 입구(29)는 이러한 흐름 통로(32)의 일부를 포함할 수 있다. 제 1 흐름 출구(28) 및 제 2 흐름 출구(30)는 흐름 입구(29)로부터 흐름 통로(32)를 따라 분리되고, 트렁크(trunk)의 축으로부터 멀어지는 방향으로 트렁크로부터 연장된다. 예를 들어, 흐름 출구(28, 30)는 흐름 통로(32)로부터 분기될 수 있다. 예를 들어, 이것은 흐름 통로(32)에 대해 비스듬히 배치될 수 있다. 이것은 흐름 통로(32)를 가로질러 (예를 들어, 수직으로) 배치되는 것으로 도시되어 있지만, 일부 실시예에서는 흐름 통로(32)의 방향과 적어도 부분적으로 정렬될 수 있다. 예를 들어, 흐름 통로 및 흐름 출구(28, 30)는 Y 형상으로 배치될 수 있다. 도 3a에 도시된 예에서, 제 1 흐름 출구(28) 및 제 2 흐름 출구(30)는 트렁크로부터 상이한 방향으로 연장되며, 예를 들어, 제 1 흐름 출구(28)는 제 2 흐름 출구(30)에 의해 운반되는 유체의 흐름과 반대 방향으로 가스 유체의 흐름을 운반하도록 배치될 수 있다.

도 3a에서, 흐름 디렉터는 흐름 통로(32)의 내부 벽(33)으로부터 연장되는 핀(22)을 포함한다. 핀(22)은 흐름 통로(32) 주위에서 이를 따라 나사산 방식으로 나선형 경로와 정렬될 수 있다. 흐름 디렉터로서 작용하기 위해, 이러한 핀은 흐름 통로를 통해 흐르는 유체의 적어도 일부의 경로 내에 있다. 도시된 예에서, 흐름 디렉터는 흐름 통로(32)의 벽에 결합되는 2개의 핀(22)의 형태이다. 단일 핀 또는 더 많은 수의 핀이 또한 사용될 수 있다. 핀(22)은 흐름 통로를 따라 나선형(예를 들어 코르크스크류(corkscrew)) 경로의 적어도 일부와 정렬되는 얇고 긴 구조체를 포함한다면 연속적일 필요가 없다. 핀은 나선형 경로를 따라 흐름 통로의 내부 벽에 의해 운반될 수 있으며, 나선의 축은 흐름 통로(32)와 정렬되며, 예를 들어 나선형 경로는 흐름 통로(32)와 동축일 수 있다. 핀(22)은 흐름 통로(32)의 벽(33)에 고정될 수 있으며, 예를 들어, 흐름 통로(32)는 핀(22)과 일체로 형성될 수 있다. 핀은 흐름 통로(32)의 벽(33)으로부터 적어도 10 미크론 연장될 수 있다.

흐름 통로(32)는 흐름 입구(29)로부터 샘플을 수용하도록 배치된다. 흐름 통로(32)의 벽(33)의 내부 표면상의 핀(22)은 유체가 흐름 통로(32)에서 벌크 흐름 방향과 정렬되는 회전축을 갖는 순환 흐름(20)으로 흐르도록 유체의 흐름 방향을 변경하기 위해 배치된다. 샘플링 입구(14)는 샘플링 체적(24)으로부터 샘플을 획득하기 위해 배치되며, 예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이, 샘플링 입구는 샘플링 체적의 중심에 위치될 수 있다. 도 4는 도 3a의 흐름 통로(32)의 단면도를 도시한다. 도 4는 흐름 통로(32)와 동축이고, 유체 흐름(20)에 의해 둘러싸인 샘플 체적을 도시한다. 흐름 경로(20)는 벽(33)의 내부 표면을 따르고 핀(22)에 의해 반시계 방향으로 지향되는 유체의 순환 흐름을 갖는 도 3a 및 도 4에 도시된다.

동작 중에, 가스 유체는 흐름 통로(32)를 통한 흐름 입구(29)를 통해 제 1 유체 출구(28) 및 제 2 유체 출구(30)의 밖으로 흡입된다. 흐름 통로(32)의 내부 벽(33)으로부터 연장되는 흐름 디렉터는 흐름 통로를 통한 가스 유체의 흐름 방향을 변경시킨다. 유체가 흐름 통로를 따라 이동함에 따라, 방향의 변경은 예를 들어 건 배럴(gun barrel)의 라이플링(rifling)이 배럴을 따라 이동하는 불릿(bullet)에 순환 운동을 유도하는 방식으로 유체의 흐름이 흐름 통로의 축을 둘러싸도록 유체에 회전을 제공한다. 가스 유체는 제 1 유체 출구(28) 및 제 2 유체 출구(30)를 향해 이동하는 동안 흐름 통로의 축에 대해 계속하여 회전한다. 그 후, 가스 유체는 제 1 유체 출구(28) 및 제 2 유체 출구(30)를 통해 흐름 통로를 빠져나간다.

도 3a 및 도 4에 도시된 순환 유체 흐름 경로(20)는 흐름 통로를 따른 흐름 방향에 대응하는 축을 갖는 나선형 흐름 경로이다. 흐름 경로는 핀(22)의 배치에 의해 제공될 수 있다. 도 3a 및 도 4에 도시된 배치에서, 핀(22)은 흐름 통로의 축과 동축인 축을 갖는 나선형 패턴을 형성하도록 배향된 핀을 갖는 흐름 통로의 표면상에 배치된다. 따라서, 유체는 흐름 통로(32)를 따라 핀(22)의 방향에 따라 나선형 경로로 지향된다. 도 3a 및 도 4에 도시된 예에서, 핀은 유체 흐름에 대하여 반시계 방향 나선형으로 배치되며, 따라서 유체가 흐름 통로를 따라 흐를 때, 유체 핀은 유체를 반시계 방향으로 회전시킨다.

흐름 통로 내의 유체의 순환 흐름은 유체에 의해 운반되는 미립자의 공간 분포를 변화시킬 수 있다. 상술한 바와 같이, 순환 흐름은 미립자가 흐름 통로(33)의 벽을 향해 이동하도록 하는 순환 흐름의 원심 분리 효과로 샘플링 체적(24)에 들어가지 않고 샘플링 입구(14)를 지나 운반된 미립자의 상대 비율을 증가시킬 수 있다. 벽을 향한 미립자의 이동은 미립자의 비율을 낮추므로, 샘플링 체적에서 증기의 비율을 더 높게 한다.

도 3a에 도시된 예에서, 유체의 순환 흐름의 성질은 핀(22)의 배치에 의해 결정된다. 예를 들어, 유체가 흐름 통로(32)의 주어진 길이에 대한 흐름 통로(32)의 축을 둘러싸는 횟수는 흐름 통로(32)의 벽(33) 상의 핀(22)의 위치에 의해 결정된다. 흐름 통로(32)의 길이를 따라 더 많은 회전 수를 갖는 핀, 예를 들어 더욱 작은 피치를 갖는 나선형으로 배치되는 핀의 배치는 가스 유체가 흐름 통로의 길이를 따라 이동할 때 흐름 통로의 축에 대해 유체의 더 많은 사이클로 이어질 수 있다.

라인 B 및 샘플링 체적(24)을 따른 미립자의 분포는 도 3b의 플롯에 도시되어 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 미립자의 수는 흐름 통로의 벽(33)으로부터 샘플링 입구로 감소한다. 상술한 바와 같이, 원심 분리 효과는 미립자가 벽(33)을 향해 이동하도록 하고, 이것은 흐름 통로(32)의 축으로 위치되는 샘플링 체적(24)에서의 미립자의 수를 감소시킨다.

샘플링 입구(14)는 검출기 입구(1)에 결합될 수 있고, 샘플링 입구(14) 주위에서 샘플링 체적(10, 24)으로부터 유체의 샘플을 수집하는데 적합할 수 있다. 본 명세서에 설명된 실시예에서, 가스 유체의 흐름으로부터 샘플을 취하는데 사용되는 샘플링 입구는 핀홀 입구를 포함할 수 있다. 샘플러(도시되지 않음)는 샘플을 분석 장치에 제공하기 위해 샘플링 입구(14)를 통해 샘플링 체적(10, 24)보다 작은 선택된 체적의 유체를 끌어당기도록 구성된다. 샘플러는 전기 기계식 액추에이터, 예를 들어 솔레노이드 구동식 액추에이터, 및/또는 샘플링 체적(10, 24)으로부터 샘플링 입구(14)를 통해 분석 장치로 증기를 전달하도록 배치된 기계식 펌프를 포함할 수 있다.

도 5는 샘플링 입구(14)를 통해 검출기 입구(1)에 결합된 검출기(48)를 도시하고, 도 6은 샘플링 입구(14)를 통해 검출기 입구(3)에 결합된 검출기(48)를 도시한다. 검출기(48)는 샘플링 입구(14) 및 분석 장치(53)를 통해 유체의 샘플을 획득하도록 배치된 샘플러(52)를 포함한다.

분석 장치(53)는 샘플링 입구(14)로부터 수용된 샘플을 분석하여, 예를 들어 샘플에서 하나 이상의 관심 화학 물질을 결정하도록 구성된다. 도 5 및 도 6에 도시된 분석 장치(53)는 질량 분광계를 포함한다. 질량 분광계는 이온화기, 이온 가속기, 빔 포커서(beam focusser), 자석, 및 증기 샘플에 대한 질량 분광 분석을 수행하도록 배치된 패러데이 콜렉터(faraday collector)를 포함할 수 있다.

도시된 바와 같이, 제어기(50)는 분석 장치, 흐름 제공자 및 샘플러(52)를 제어하도록 결합된다. 제어기(50)는 프로세서 및 검출기(48)의 동작을 위한 명령어를 저장하는 메모리를 포함할 수 있다.

도 7 및 도 8은 분석 장치가 이온 이동도 분광계(72)를 포함하지만 도 5 및 도 6에 도시된 장치와 동일한 검출기(68)를 도시한다. 도 7의 이온 이동도 분광계는 샘플링 입구(14)에 의해 검출기 입구(1)에 결합된다. 샘플러(52)는 샘플링 입구(14)를 통해 유체의 샘플을 획득하여, 이를 이온 이동도 분광계(72)에 제공하도록 배치된다. 도 5 및 도 6의 예에서와 같이, 제어기(50)는 프로세서와, 검출기(68)의 동작을 위한 명령어를 저장하는 메모리를 포함할 수 있다. 또한, 도 5 및 도 6에서와 같이, 샘플러(52)는 전기 기계식 액추에이터, 예를 들어 솔레노이드 구동식 액추에이터, 및/또는 (도 1a, 도 1b, 도 1c, 도 2, 도 3a, 도 3b 및 도 4에 도시된 바와 같이) 샘플링 체적(10, 24)으로부터 샘플링 입구(14)를 통해 분석 장치로 증기를 전달하도록 배치된 기계식 펌프를 포함할 수 있다.

게이트 전극(76)은 반응 영역(58)을 드리프트 챔버(62)로부터 분리시킬 수 있다. 게이트 전극(76)은 Bradbury-Nielsen 게이트를 제공하도록 배치될 수 있는 적어도 2개의 전극의 조립체를 포함할 수 있다. 드리프트 챔버(62)는 이온을 검출하기 위해 게이트 전극(76)으로부터 드리프트 챔버(62)의 대향 단부를 향한 콜렉터(77)를 포함할 수 있다. 드리프트 챔버는 또한 드리프트 가스 입구(74)와, 이온 콜렉터(77)로부터 게이트(76)를 향하여 드리프트 챔버(62)를 따른 드리프트 가스의 흐름을 제공하도록 배치된 드리프트 가스 출구(60)를 포함한다. 샘플러(52)는 샘플링 입구(14)를 통해 (도 1a, 도 1b, 도 1c, 도 2, 도 3a, 도 3b 및 도 4에 도시된 바와 같이) 샘플링 체적(10, 24)으로부터 유체를 획득하도록 제어기(50)에 의해 동작될 수 있다. 샘플러(52)는 또한 획득된 샘플을 분광계(68)의 반응 영역(58)에 제공하도록 동작될 수 있다. 도 7 및 도 8에 도시된 반응 영역은 샘플을 이온화하는 이온화기(56)를 포함한다. 이온화기(56)는 코로나 방전 이온화기를 포함할 수 있다. 드리프트 챔버(62)는 드리프트 가스의 흐름에 대해 이온을 콜렉터(77)를 향해 이동시키기 위해 드리프트 챔버(62)를 따라 전기장을 인가하는 드리프트 전극(64, 70)을 포함할 수 있다. 도 7 및 도 8의 장치가 2개의 드리프트 전극(64, 70)을 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 일부 실시예는 2개 이상의 드리프트 전극을 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 개시의 검출기 입구는 먼지 및 오염물이 널리 퍼진 적대적인 환경에서 사용될 수 있는 휴대용 디바이스에서 특정 응용을 발견한다. 이러한 검출기 입구는 도 5 및 도 6의 질량 분광계와 도 7 및 도 8의 이온 이동도 분광계와 같은 다양한 분석 장치, 다른 종류의 분석기, 분광계 및/또는 크로마토그래피 장치와 함께 사용될 수 있다. 게다가, 검출기 입구(1, 3)는 상이한 구성을 가질 수 있다.

상술한 일부 예에서, 흐름 디렉터는 단일 흐름 입구 및 단일 흐름 출구를 포함한다. 다른 예에서, 흐름 디렉터는 하나 이상의 흐름 입구 및 하나 이상의 흐름 출구를 포함할 수 있다. 일례에서, 흐름 디렉터는 흐름 입구보다 더 많은 흐름 출구를 포함한다. 이러한 입구 및 출구의 흐름 단면은 흐름 출구의 전체 흐름 단면이 흐름 입구의 전체 흐름 단면적보다 크도록 선택될 수 있다.

상술한 예에서, 흐름 디렉터(1)의 표면은 유체의 순환 흐름을 유도하도록 유체의 흐름을 지향시킨다. 흐름 디렉터(1)는 또한 순환 흐름을 생성하도록 부가적인 가스 유체를 흐름으로 지향시키도록 구성된 부가적인 유체 경로를 포함할 수 있다. 부가적인 유체 경로는 가스 유체의 순환 흐름을 생성하기 위해 유체의 흐름 경로를 변경시키는 흐름 디렉터 내로 유체를 도입하도록 배치되는 하나 이상의 유체 제트를 포함할 수 있다.

도 3a 및 도 4에 도시된 예에서, 핀은 유체의 흐름이 흐름 통로를 따라 나선형 경로 내에 있도록 나선형 배치로 흐름 통로의 벽 상에 배치된다. 핀은 나선형이 아닌 경로로 흐름 통로를 따라 유체의 순환 운동을 유도하도록 나선형 패턴과 다른 패턴으로 표면상에 배치될 수 있으며, 예를 들어, 핀은 적어도 부분적으로 예를 들어 콘 모양의 나선형(cone shaped spiral)으로 테이퍼링될 수 있다. 핀은 유체를 반시계 방향 나선형 경로로 지향시키도록 배치되고, 핀은 또한 유체가 시계 방향 나선형 경로로 흐르도록 시계 방향 나선형 패턴으로 배치될 수 있다.

도 3a 및 도 4에 도시된 예에서, 핀은 흐름 통로(32)의 벽 상에 배치된다. 나선형 패턴은 나선의 길이를 따라 균일한 피치(pitch)를 가질 수 있다. 나선은 흐름 통로의 적어도 일부, 예를 들어 흐름 통로의 모두를 따라 연장될 수 있다. 나선형 핀의 피치는 또한 흐름 통로의 길이를 따라 변할 수 있으며, 예를 들어 핀의 피치는 흐름 통로의 일부에서 감소될 수 있으므로, 유체가 흐름 통로의 주어진 길이에 대해 흐름 통로의 축에 대해 더욱 회전하도록 순환 흐름이 있다.

도 3a 및 도 4에 예시된 예에서, 흐름 디렉터는 흐름 통로(32)의 벽(33)으로부터 연장되는 핀을 포함한다. 흐름 디렉터는 또한 유체를 순환 경로로 지향시키기 위해 흐름 통로(32)의 벽(33) 내의 홈을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 홈은 예를 들어 너트의 나사산과 같은 방식으로 흐름 통로(32)의 벽(33) 상의 톱니형(indented) 영역일 수 있다.

도 3a 및 도 4에 예시된 예에서, 핀은 흐름 통로(32)의 벽(33)으로부터 연장된다. 핀은 또한 흐름 통로의 다른 부분으로부터 연장될 수 있으며, 예를 들어, 핀은 흐름 입구 및/또는 흐름 출구로부터 흐름 통로로 연장될 수 있다.

도 3a 및 도 4에 예시된 예에서, 제 1 유체 출구(28) 및 제 2 유체 출구(30)는 흐름 통로(32)를 가로질러 위치된다. 제 1 유체 출구(28) 및/또는 제 2 유체 출구(30)는 또한 흐름 방향과 적어도 부분적으로 정렬될 수 있으며, 예를 들어, 제 1 유체 출구(28) 및/또는 제 2 유체 출구(30)는 흐름 통로에 대해 45도로 배향될 수 있다.

도 3a 및 도 4에 예시된 예에서, 흐름 통로는 폭이 20mm 미만일 수 있다. 예를 들어, 이는 폭이 10mm 미만, 예를 들어 5mm 미만, 예를 들어 2mm 미만, 예를 들어 1.5mm 미만, 예를 들어 1mm 미만, 예를 들어 0.75mm 미만, 예를 들어 0.5mm 미만, 예를 들어 0.4mm 미만, 예를 들어 0.3mm 미만, 예를 들어 0.2mm 미만, 예를 들어 0.1mm 미만일 수 있다.

도 3a 및 도 4에 예시된 예에서, 흐름 통로는 폭이 적어도 10 미크론, 예를 들어 폭이 적어도 0.1 mm일 수 있다. 예를 들어, 이는 폭이 적어도 0.2mm, 예를 들어 적어도 0.3mm, 예를 들어 적어도 0.4mm, 예를 들어 적어도 0.5mm, 예를 들어 적어도 0.75mm, 예를 들어 적어도 1mm, 예를 들어 적어도 1.5mm, 예를 들어 적어도 2mm, 예를 들어 적어도 5mm일 수 있다.

검출기 입구는 순환 흐름 주위에서 가스 유체를 이동시키는 이동기를 더 포함할 수 있다. 이동기는 흐름 통로 또는 플레넘의 벽의 내부 표면 주위에 제트와 같은 가스 유체의 부가적인 흐름을 송풍(blow)하도록 배치될 수 있다.

검출기 입구는 플레넘 내의 가스 유체를 가열하는 히터를 더 포함할 수 있다. 히터는 유체의 흐름을 가열하기 위해, 예를 들어 흐름에 의해 운반되는 에어로졸을 증발시키도록 가스 유체를 가열하기 위해 구성될 수 있다. 일례에서, 히터는 흐름 입구, 흐름 통로 및/또는 플레넘 내에 위치된다. 히터는 필라멘트 히터, 예를 들어 멤브레인 히터와 같은 저항성 히터를 포함할 수 있다. 히터의 예는 또한 적외선 광원을 포함한다.

도 1a 및 도 3에 도시된 예에서, 흐름 입구는 흐름 출구보다 작은 흐름 단면적을 갖는다. 흐름 입구는 또한 흐름 출구와 동일한 흐름 단면을 가질 수 있다. 일부 예에서, 이는 흐름 출구보다 큰 흐름 단면을 가질 수 있다.

도 1a 및 도 3에 도시된 예에서, 순환 흐름은 벌크 흐름 방향을 가로지르는 회전축에 대해 순환한다. 순환 흐름은 또한 벌크 흐름 방향을 가로지르는 방향과 다른 방향인, 예를 들어 벌크 흐름 방향에 정렬되는 회전축에 대해 순환할 수 있다.

본 명세서에서 설명된 검출기 입구는 호스 또는 파이프와 같은 도관의 배치인 것으로 도시되어 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 이것은 또한 채널 및 플레넘에 의해 제공될 수 있고, 플레넘은 재료의 블록으로 절단된 다음 둘러싸인다. 이러한 실시예에서, 본 명세서에 설명된 흐름 통로 및 입구는 원형 단면을 가지지 않을 수 있다.

또한, 본 발명의 임의의 양태에서 설명되고 정의된 다양한 특징의 특정 조합은 독립적으로 구현 및/또는 공급 및/또는 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 다른 예 및 변형은 본 개시와 관련하여 당업자에게 명백할 것이다.

Claims

관심 물질을 검출하기 위해 샘플을 분석 장치에 제공하는 검출기 입구에 있어서,
가스 유체의 흐름의 통과를 허용하기 위한 플레넘으로서, 샘플링 체적을 포함하는, 상기 플레넘;
상기 플레넘에 배치되어, 상기 샘플링 체적으로부터 상기 가스 유체의 샘플을 수집하고, 상기 샘플을 상기 분석 장치에 제공하도록 배치되는 샘플링 입구로서, 상기 흐름은 미립자를 운반하는, 상기 샘플링 입구; 및
상기 샘플링 체적에 진입하지 않고 상기 샘플링 입구를 지나 운반되는 상기 미립자의 상대 비율을 증가시키기 위해 상기 유체에 의해 운반되는 상기 미립자의 공간 분포를 변화시키도록 상기 샘플링 입구를 둘러싸는 상기 플레넘 주위에 상기 가스 유체의 순환 흐름을 생성하도록 배치된 흐름 디렉터를 포함하는, 검출기 입구.
제 1 항에 있어서,
상기 플레넘은 유체의 흐름을 흐름 방향으로 지향시키도록 배치됨으로써, 상기 순환 흐름은 상기 흐름 방향을 가로지르는 회전축에 대해 순환하는, 검출기 입구.
제 2 항에 있어서,
상기 흐름 디렉터는 상기 플레넘으로의 흐름 입구와 상기 플레넘으로부터의 흐름 출구를 포함하고, 상기 흐름 출구는 상기 입구로부터 상기 플레넘으로의 흐름 방향을 가로지르는 방향으로 흐름을 운반하도록 정렬되는, 검출기 입구.
제 3 항에 있어서,
상기 흐름 입구는 상기 흐름 출구보다 작은 단면을 갖는, 검출기 입구.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흐름 디렉터는 상기 순환 흐름이 상기 플레넘의 만곡된 벽의 내부 표면을 따르도록 배치된 상기 플레넘의 만곡된 벽을 포함하는, 검출기 입구.
제 5 항에 있어서,
상기 흐름에 의해 운반되는 미립자의 공간 분포를 변화시키는 것은 상기 플레넘의 만곡된 벽으로부터의 거리에 따라 상기 흐름에 의해 운반되는 상기 미립자의 상대 비율을 감소시키는 것을 포함하는, 검출기 입구.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플레넘은 상기 가스 유체의 흐름을 흐름 방향으로 지향시키도록 배치되고, 상기 순환 흐름이 상기 흐름 방향으로 정렬되는 회전축에 대해 순환하도록 구성되는, 검출기 입구.
제 7 항에 있어서,
상기 플레넘은 원기둥을 포함하고, 상기 회전축은 상기 원기둥의 길이 방향 축과 정렬되는, 검출기 입구.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 흐름 디렉터는 상기 플레넘으로의 흐름 입구 및 상기 플레넘으로부터의 흐름 출구를 포함하고, 상기 흐름 입구 및 상기 흐름 출구는 흐름 방향으로 이격되는, 검출기 입구.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흐름 디렉터는 상기 플레넘 내의 나선형 경로로 정렬된 구조체를 포함하며, 예를 들어 상기 구조체는 상기 플레넘의 벽에 핀 또는 홈을 포함하는, 검출기 입구.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흐름 디렉터는 상기 순환 흐름 주위에 가스 유체를 이동시키도록 배치된 이동기를 포함하며, 예를 들어 상기 이동기는 상기 플레넘의 벽의 내부 표면 주위에 가스 유체의 제트를 송풍하도록 배치되는, 검출기 입구.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흐름 통로 내의 상기 가스 유체를 가열하는 히터를 더 포함하는, 검출기 입구.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 순환 흐름을 생성하기 위해 부가적인 가스 유체를 상기 흐름으로 지향시키도록 구성된 부가적인 유체 경로를 더 포함하는, 검출기 입구.
검출기 입구에 있어서,
관심 물질을 검출하는 분석 장치와 가스 유체의 샘플을 상기 분석 장치에 제공하도록 배치된 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 검출기 입구를 포함하는, 검출기 입구.
관심 물질을 검출하기 위해 샘플을 분석 장치에 제공하는 검출기 입구에 있어서,
흐름 방향으로 기체 유체의 흡입된 흐름을 운반하는 흐름 통로;
상기 흐름 통로 주위에 상기 가스 유체의 순환 흐름을 생성시키도록 배치된 흐름 디렉터로서, 상기 순환 흐름은 상기 유체에 의해 운반되는 미립자의 공간 분포를 변화시키도록 상기 흐름 방향과 정렬되는 회전축을 갖는, 상기 흐름 디렉터를 포함하는, 검출기 입구.
제 15 항에 있어서,
상기 순환 흐름에 의해 둘러싸인 샘플링 체적으로부터 상기 유체의 샘플을 수집하는데 적합한 샘플링 입구를 더 포함하는, 검출기 입구.
제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
상기 흐름 디렉터는 상기 순환 흐름을 생성하도록 상기 가스 유체의 흐름의 방향을 변경하도록 구성된 표면을 포함하며, 예를 들어 상기 표면은 홈 또는 핀을 포함하는, 검출기 입구.
제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흐름 디렉터는 상기 순환 흐름을 유발시키기 위해 상기 흡입된 흐름 내로 가스 유체의 부가적인 흐름을 전달하도록 구성된 부가적인 유체 경로를 포함하는, 검출기 입구.
제 15 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흐름 디렉터는 상기 흐름 통로로의 흐름 입구 및 상기 흐름 통로로부터의 흐름 출구를 포함하고, 상기 흐름 입구 및 상기 흐름 출구는 상기 회전축의 방향을 따라 이격되는, 검출기 입구.
제 19 항에 있어서,
상기 흐름 출구는 제 1 흐름 출구 및 제 2 흐름 출구를 포함하고, 상기 샘플링 입구는 상기 제 1 흐름 출구 및 제 2 흐름 출구 사이에 배치되는, 검출기 입구.
제 20 항에 있어서,
상기 제 1 흐름 출구 및 상기 제 2 흐름 출구는 상기 흐름 방향과 적어도 부분적으로 정렬되는, 검출기 입구.
관심 물질을 검출하는 방법에 있어서,
흐름 방향으로 흐름 통로를 따라 가스 유체의 흐름을 제공하는 단계로서, 상기 흐름 통로는 샘플링 체적을 포함하는, 상기 제공하는 단계;
상기 흐름 통로 주위에서 상기 가스 유체의 순환 흐름을 유도하는 단계;
상기 샘플링 체적으로부터 상기 가스 유체의 샘플을 획득하는 단계로서, 상기 순환 흐름은 상기 샘플링 체적을 둘러싸는, 상기 획득하는 단계; 및
상기 관심 물질을 검출하는 검출기에 상기 샘플을 제공하는 단계를 포함하는, 관심 물질을 검출하는 방법.
제 22 항에 있어서,
상기 흐름 통로는 만곡된 벽을 갖는 플레넘을 포함하고, 상기 가스 유체의 상기 순환 흐름은 상기 만곡된 벽의 내부 표면을 따르는, 관심 물질을 검출하는 방법.
제 23 항에 있어서,
상기 순환 흐름은 상기 플레넘 주위에서 상기 흐름에 의해 운반되는 상기 미립자의 상대 비율이 상기 플레넘의 상기 만곡된 벽으로부터의 거리에 따라 감소하도록 상기 흐름에 의해 운반되는 상기 미립자의 공간 분포를 변화시키는, 관심 물질을 검출하는 방법.
제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
상기 만곡된 벽은 흐름 방향으로 상기 가스 유체의 흐름을 지향시키고, 상기 순환 흐름은 상기 흐름 방향과 정렬되는 회전축에 대해 순환하는, 관심 물질을 검출하는 방법.
제 25 항에 있어서,
상기 플레넘은 원기둥을 포함하고, 상기 회전축은 상기 원기둥의 길이 방향 축과 정렬되는, 관심 물질을 검출하는 방법.
제 25 항 또는 제 26 항에 있어서,
상기 가스 유체의 흐름은 흐름 입구로부터 흐름 출구로 흐르고, 상기 흐름 입구 및 상기 흐름 출구는 상기 원기둥의 길이 방향 축의 방향으로 이격되는, 관심 물질을 검출하는 방법.
제 22 항에 있어서,
상기 유체의 흐름은 흐름 방향으로 흐르고, 상기 순환 흐름은 상기 흐름 방향을 가로지르는 회전축에 대해 순환하는, 관심 물질을 검출하는 방법.
제 28 항에 있어서,
상기 유체의 흐름은 흐름 입구로부터 흐름 출구로 흐르고, 상기 흐름 출구는 상기 흐름 입구로부터의 흐름 방향을 가로지르는 방향으로 상기 흐름을 운반하는, 관심 물질을 검출하는 방법.
제 29 항에 있어서,
상기 흐름 입구에서의 상기 유체의 흐름은 상기 흐름 출구에서의 상기 유체의 흐름보다 빠른, 관심 물질을 검출하는 방법.
제 23 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 샘플을 상기 흐름 통로에서 가열하는 단계를 더 포함하는, 관심 물질을 검출하는 방법.
제 23 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 순환 흐름을 생성하기 위해 상기 흐름 경로 내로 가스 유체의 부가적인 흐름을 제공하는 단계를 더 포함하는, 관심 물질을 검출하는 방법.