KR20240019843A - 응축 입자 계수 및 사용 방법 - Google Patents
응축 입자 계수 및 사용 방법 Download PDFInfo
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Abstract
공개되는 것은 입자를 검출 및/또는 성장시키는 방법으로, 포화기 표면에 작동 액체의 깊이, 포화기 부위에 노출된 표면 면적, 또는 포화기 표면에 작동 액체의 부피 중 적어도 하나를 모니터링 하여 포화기 부위에 노출된 표면 면적을 조절하는 것을 포함한다. 또한, 공개되는 것은 입자를 검출 및/또는 성장시키기 위한 장치 및 시스템으로, 포화기 표면에 작동 액체의 깊이, 포화기 부위에 노출된 표면 면적, 또는 포화기 표면에 작동 액체의 부피 중 적어도 하나를 모니터링 하여 포화기 부위에 노출된 표면 면적을 조절하도록 설정된 유체학적 시스템을 포함한다. 어떤 관점은 증기 생성을 위하여 하나 또는 그 이상의 다공성 구조를 적용하지 않고, 포화기 부위에서 샘플 흐름과 조합하기 위한 담체 유체 및 증기화된 작동 액체를 포함하는 별도의 담체 유체 흐름 또는 주입구를 적용하지 않는다.
Description
관련 출원과의 교차-참조
이 출원은 2021년 6월 15일에 출원된 미국 가 출원 번호 63/210,748의 이점 및 우선권을 청구하며, 그 전문이 여기에 참고 문헌으로서 병합되어 있다.
본 발명은 일반적으로, 청정실 환경에서 서브마이크론 (sub-micron) 입자의 검출을 포함하는, 샘플 및 공정 환경에서 입자의 검출, 성질규명 및/또는 집계하는 분야에 관한 것이다.
서브마이크론 입자를 포함하는, 오염물질의 존재에 대해 유체 흐름 (fluid streams)을 모니터링 하는 것은, 반도체 (semiconductor) 및 마이크로전자공학 제약 (microelectronics pharmaceuticals) 및 생물학제제 (biologics), 식품 및 음료를 포함하는, 여러 산업에서 중요하다. 이들 산업에서 아주 낮은 수준의 입자의 존재라도 제조 공정 (manufacturing processes) 및 제작 성능 (fabrication performance) 에 치명적인 영향을 줄 수 있다. 추가로, 규제 조건 및 산업 표준에는 해당 공정 컨디션 증명서의 요구에 부합하기 위하여 낮은 입자 수준을 설정하고 및 유지하는 것을 포함한다.
입자 오염의 중요성을 언급하기 위하여, 입자 및 다른 오염물질의 존재 및 양을 적극적으로 모니터링 하고 및 문서로 기록하는 청정실 (cleanroom) 및 청정 구역 (clean zone) 이 보통 다양한 제조 및 제작 세팅 및 시설에서 사용되었다. 반도체 및 마이크로전자 산업에서, 예를 들어, 웨이퍼(wafers) 및 기질 (substrate)에 정착된 입자들은 작은길이 스케일의 제조 공정을 분해 시키거나 또는 방해할 수 있다. 그러므로,이러한 산업에서 청정실 컨디션을 확립하는 것은 제작 효율 및 생산을 유지하는데 매우 중요하다. 다른 한편으로, 제약 및 생물학제제의 제조에서, 생존하는 생물학적 오염물질로 구성된 공기 유래 오염물질은 미국 식품 및 의약품 관리청 (US Food and Drug Administration, FDA) 및 다른 외국 및 국제 보건 규제 기관에서 설립한 엄격한 기준에 맞도록 요구하는 보건 및 안전성 규제 때문에 치료제 생산물을 위험에 놓이게 한다.
입자의 수 및 크기의 특성을 위해 입자에 의해서 산란 되거나 또는 전파되는 전자기 방사선을 검출하기 위하여 설정된 광학적 입자 계수기 (optical particle counters)의 사용을 포함하는, 청정실 환경과 연결하여 입자의 존재를 모니터링 하기 위한 다양한 시스템 및 방법들이 개발되어 왔다. 그러한 시스템은 크기 치수가 500nm 이상을 가진 입자의 검출 및 크기 규명을 위한 다양하고 및 탄탄한 입자 분석 플랫폼(particle analysis platform)을 제공한다. 그러나 크기 치수 < 100nm을 가진 입자들을, 그러한 더 작은 입자에 이러한 기술의 사용에서 당면하는 더 낮은 신호-대-대해 잡음 비율 (signal-to-noise ratios) 때문에, 전통적인 광학 입자 계수기 시스템을 사용하여 신뢰할 만하게 검출하는 것은 의미 있는 도전이다. 이러한 도전은, 감소 된 민감도 및/또는 생산물의 손실 및/또는 규제 요구사항 및 산업적 표준에 대한 비효과적인 증명을 초래할 수 있는 의 양성 (false positive) 검출 건수의 증가와 같은, 청정실 모니터링 적용에 문제를 가져오는 결과가 된다.
이러한 한계를 해결하기 위하여, 응축 입자 계수기 (condensation particle counters, CPCs) 가 개발되었다. 전통적인 CPC는 일반적으로 유체-혼입된 입자 (fluid-entrained particles) 의 샘플을 증기화된 작동 액체 (vaporized working liquid) 를 함유하는 쳄버 (chamber)에 통과시켜 작동한다. 이어서, 작동 액체 증기 (working liquid vapor) 를 포함하는 입자 함유하는 흐름을 응축기에 통과시키고, 여기서 작동 액체 증기가 입자에 응축되어, 광학 입자 계수 기술을 통해 이 입자를 좀 더 민감하고 및 신뢰할 수 있게 검출될 수 있게 성장하는 결과가 된다. 어떤 전통적인 CPCs 는, 예를 들어, 층류 열 확산 디자인 (laminar flow thermal diffusion design) 에 기반하고, 및 작동 액체 (working liquid)) 의 증기 화를 촉진 시켜 작동 액체 증기 (working liquid vapor)를 형성하게 하기 위하여 "심지 (wicks)" 또는 다른 다공성 구조를 사용한다. 그러한 기존의 CPCs는, 노동-집약적인 유지, 자주 교체를 필요로 하는 큰 부피의 작동 액체의 사용, 계기 침수, 독성이 있는 작동 액체의 사용, 높은 허위 계수 비율 (false count ratio) (예를 들어, 심지 또는 다공성 구조의 노후화), 열 확산 응축을 위한 큰 물리적인 크기, 낮은 샘플 유량, 및/또는 충분한 진단법의 부족을 포함하는, 단점으로 인해 고통을 받는다.
앞서 말한 내용의 관점에서, 공정 경로 (process streams) 및 청정실 환경에서 크기 치수가 < 100nm을 가진 입자를 포함하는 작은 입자의 효율적인 검출을 촉진할 수 있는 소형 및 신뢰할 CPC 기기 장치가 필요하다. 더욱이, 더 높은 민감도 및 위양성 (false positive) 에 검출 건수가 더 낮은 감수성을 가진 유용한 체적 유량 비율(volumetric flow rate)에서 입자의 정확한 검출 및 계수를 할 수 있게 하는 CPC 기기 장치가 필요하다.
요약
본 발명은 환경 및/또는 샘플 에어로졸 가스 흐름에서 입자의 검출을 위한 응축 입자 계수기 (condensation particle counters) 는 물론, 그러한 입자의 성장 및 검출을 위한 방법을 제공한다. 본 발명의 방법 및 장치는 환경 또는 샘플 흐름에서, 유효한 크기 (effective size) 10nm 입자 미만을 가진 입자를 포함하는, 소 입자의 광학적 검출을 하게 하고 및 강화한다.
한 관점에서, 본 발명의 시스템 및 방법은 "심지 없음 (wickless)" 이고 및 그러므로 작동 유체 (work fluid)를 취급하고 및 작동 액체 증기 포화 컨디션을 생성하기 위하여 "심지(wick)" 또는 다른 다공성 구조의 사용을 피한다. 예를 들어, 어떤 관점의 CPC 시스템은 작동 액체 증기화 및 분석중인 샘플 액체 흐름의 포화를 달성하기 위하여 작동 액체의 풀 (poor) 또는 저장고 (reservoir) 를 사용한다. 본 발명은 전통적인 심지-기반한 시스템에 비해 높이 재생 가능한 증기화 및 포화 컨디션을 달성하고 및 유지하기 위한 작동 액체의 풀 또는 저장고를 정확하게 모니터하고 및 조절할 수 있는 능력을 포함하는 실질적인 장점을 가지고 있다. 추가로, 작동 액체의 풀(pool) 또는 저장고 (resorvoir)를 적용하는 시스템은 또한 소형 형태 인자를 허락하게 하고 및 창업자를 위한 좀 더 효율적인 액체 취급 및 진단법을 허락하고, 유지 및/또는 저장을 하게 한다. 어떤 실시 예에서 바람직하게, 포화기 부위 (saturator region) 에서 작동 액체의 수준 및 표면 부위가 실시간으로 모니터되고 및 조절되어 작동 액체 증기의 일정한 형태가 생성되어, 이로써 재생산 가능한 증기화 비율 및 작동 액체 증기의 부분 압력을 확실하게 한다.
한 관점에서, 이 시스템 및 방법은 흐름-형상 (flow configuration) 을 제공하여 효과적이고 및 재생산 가능한 작동 액체의 핵 형성 및 입자 성장을 달성하기 위하여 혼합, 포화 및 응축 컨디션이 되도록 한다. 한 실시 예에서, 예를 들어, 시스템 및 방법은 포화기 부위에서 샘플 흐름의 소용돌이 혼합과 작동 액체 증기의 조합을 사용하고 이어서 층류 열 확산 응축 (laminar flow thermal diffusion condensation) 성장 부위로 이전되고, 이 이후에 더 확대된 입자를 가진 가스 흐름 (gas stream) 은 효과적인 검출 및/또는 분석을 위하여 광학 입자 검출기 또는 계수기로 향하게 할 수 있다. 한 실시 예에서, 예를 들어, 유입되는 샘플 흐름은 포화기 부위로 작동 액체의 풀 (pool) 또는 저장고 (resorvior)의 표면에 수직 방향 또는 실질적으로 수직방향으로 지향하게 하고, 및 작동 액체 증기와 혼합된 샘플 흐름을 포함하는, 응축 유체 흐름 (condensation flow stream) 은, 방향에서 반대일 지라도, 유입되는 샘플 흐름에 평행하게 또는 실질적으로 평행한 방향에서 응축 성장 부위(condensation growth region)를 통하여 이송된다. 이 흐름 형상은, 장치의 소형 디자인을 유지하면서, 효율적인 가스를 수송하도록 하고 및 샘플 흐름 내에서 입자에서 증기의 응축이 되도록 하기 때문에, 특히 유익하다. 어떤 실시 예에서, CPC 시스템 및 방법은 공정 액체 및/또는, 청정실 환경과 같은, 모니터 되고 있는 환경으로부터의 액체의 높은 유량(( flow rate (>0.1cfm))의 분석과 호환성이 있는 액체 형상 (fluid configuration) 을 제공한다.
한 관점에서, 이 시스템 및 방법은 모듈 디자인을 할 수 있게 하고 여기서 작동 액체 용기는 제거될 수 있으며 및 대체 가능한 것, 예를 들어, 광학 검출 부분, 액체 작동 부분, 및/또는 데이터 시스템 부분 (예를 들어, 데이터 들어오고 또는 나가고) 에 비해 상대적으로 제거가능하고 및 대체 가능하다. 어떤 실시 예에서, 예를 들어, 제거될 수 있으며 및 대체 가능한 작동 액체 용기 (working liquid container)는 이것에만 국한하지 않으나, 작동 액체 저장고 (working liquid reservoir), 유체 수준 센서 (fluid level sensors), 액체 수준 상태 표시기(fluid level status indication), 및 작동 액체 운반 펌프( working liquid transport pump) 를 포함하는 전체 유체역학 조립 (entire fluidics assemble) 까지 구성될 수 있다. 어떤 관점에서, 매니폴드(a manifold)는 샘플 흐름을 공급하기 위하여 다양한 것이 장치에 연결되며 및 진공, 전원, 데이터, 아날로그 입력 출력 (analog input output), 디지털 입력 출력 (digital input output), 이더넷 스위치 (ethernet switch), 또는 이들의 어느 조합을 포함하는 도킹 스테이션 (docking station) 이 제공 된다.
어떤 관점에서, 여기서 공개되는 것은 검출 및/또는 입자 성장을 위한 장치 또는 시스템으로, 이 장치 또는 시스템은: (i) 포화기 표면 (saturator surface)을 포함하는 포화기 부위 (saturator region), 작동 액체 증기 (working liquid vapor)를 생성하는 작동 액체(working liquid)를 지지하기 위하여 형성된 포화기 표면을 포함하고, 여기서 작동 액체는 표면 면적으로 특징지어지는 언급된 포화기 부위에 노출된 작동 액체 표면을 가진 대용량의 작동 액체를 포함한다; (ii) 포화기 부위와의 유체 연통 (fluid communication) 에 있는 유체 주입구를 포함하고, 노즐 (nozzle) 에서 끝나는 이 유체 주입구는 입자를 포함하는 샘플 가스를 작동 액체 증기에 반대 방향으로 및/또는 그 방향으로 지향하도록 설정되어 난류에서 혼합물을 생산하고, 이 혼합물은 샘플 가스 및 작동 액체 증기를 포함하고, (iii) 포화기 부위와의 유체 연통이 있는 응축기를 포함하고, 이 응축기는 적어도 작동 액체 증기의 일부분을 적어도 입자의 한 부분으로 응축하기 위하여, 혼합물을 받아들이고 및 냉각시키고, 이로써 성장된 입자를 형성하게 하도록 설정되고, 및 (iv) 성장된 입자를 받도록 설정된 응축기와 유체 연통하는 유체 출력기를 포함한다, 선택적으로 여기서 대용량의 작동 액체는 작동 액체의 풀(pool)이며 여기서 작동 액체 풀의 유체학적 특성, 열 특성 또는 이 둘 다는 감지되고 및 모니터 된다, 예를 들어, 실시간으로 감지되고 및 모니터 된다.
한 관점에서, 여기서 공개되는 것은 입자를 검출하고 및 /또는 성장시키는 방법으로, 이 방법은: (i) 작동 액체 및 포화기 부위를 포함하는 장치 또는 시스템의 제공을 포함하고, 여기서, 작동 액체는 샘플 흐름 (예를 들어, 포화기 부위에서)에 노출되고 및 상호 작용하는 작동 액체 표면을 가진 대용량의 작동 액체를 포함하고, 표면 면적으로 특성 지어지는 작동 액체 표면, 및 작동 액체는 포화기 부위에서 포화기 표면에 위치하여 있고; (ii) 적어도 작용 액체의 한 부분을 증발시켜 작동 액체 증기의 형성을 포함하고, (iii) 입자를 포함하는 샘플 흐름을 작동 액체 증기로 지향하도록 하여, 샘플 흐름 및 작동 액체 증기를 포함하는 혼합물의 결과가 되게 하고, 여기서 이 혼합물은 난류에 있고, 및 (iv) 이 혼합물을 응축기를 통해 수송시키고 및 거기서 이 혼합물을 냉각시키는 것을 포함하고, 여기서 작동 액체 증기의 적어도 한 부분은 적어도 샘플 흐름의 입자의 한 부분에 응축되고 및 샘플 흐름의 입자의 크기를 증가시키고, 선택적으로 여기서 대용량의 작동 액체는 작동 액체의 풀이고 여기서 작동 액체의 풀의 유체학적 특성, 열 특성 또는 이 둘 다는 감지되고 및 모니터 된다, 예를 들어, 실시 간으로 감지되고 및 모니터 된다.
선택적으로, 응축 및 입자의 크기 증가 후에 확대된 입자를 함유하는 가스는, 검출 및 분석을 위하여, 이것에만 국한하지 않으나 광학적 입자 계수기를 포함하는, 입자 검출기 및/또는 입자 계수기 부품으로 안내된다. 한 실시 예에서, 샘플 흐름을 작동 액체 증기로 지향하도록 하는 것은 샘플 흐름을 포화기 부위의 작동 액체의 표면을 향하도록, 반대로 및/또는 그 안으로 가도록 하는 것을 포함한다. 바람직하게, 작동 액체를 증발시키는 것은 작동 액체 증기의 생성을 촉진하도록 설정된 작동 유체 액체 (work fluid liquid) 의 풀 (pool) 또는 저장고 (reservoir)를 사용하여 수행되고, 선택적으로 심지 및/또는 다공성 구조가 실질적으로 없다. 선택적으로 어떤 실시 예에서, 작동 액체 증기는 바람직하게 담체 가스 (carrier gas)를 사용하여 포화기 부위로 전달되는 것이 아니라 오히려 샘플 흐름 방향 (sample flow stream) 그 자체에 의해 수송된다.
선택적으로, 이 방법은 추가로 포화기 부위에서 샘플 흐름에 노출된 작동 액체 표면 면적 (working liquid surface area) 을 조절하는 것을 포함한다. 한 실시 예에서, 작동 액체 표면 면적은, 작동 액체 저장고에 있는 액체의 양 또는 부피와 같은, 포화기 부위에 있는 액체 작동 액체의 양 또는 부피를 증가 또는 감소시켜 조절된다. 한 실시 예에서, 작동 액체 표면 면적의 조절은 추가로 적어도: 포화기 표면에 작동 액체의 깊이, 포화기 부위에 샘플 흐름에 노출된 표면 면적, 포화기 면적에 있는 작동 액체의 부피, 또는 이들 어느 것의 조합 중 하나를 모니터링하는 것을 포함한다. 작동 액체의 모니터링 및 조절은, 예를 들어, 작동 액체를 작동 액체 저장고로 전달하거나 또는 저장고로부터 제거할 수 있는, 포화기 부위에 병합되어 있는 유체 센서 (fluidic sensors) 및 작동기 (actuators) 를 사용하여 달성될 수 있다.
어떤 관점에서, 여기서 공개되는 것은 입자를 검출 및/또는 성장시키기 위한 장치 또는 시스템으로, 장치 또는 시스템은: (i)포화기 표면, 작동 액체 증기를 생성하는 작동 액체를 지지하기 위하여 설정되어 있는 포화기 표면을 포함하는 포화기 부위를 포함하고, (ii) 포화기 부위와의 유체 연통에 있는 유체 주입구 (fluid inlet)를 포함하고, 노즐에서 끝나는 이 유체 주입구는 입자를 포함하는 샘플 흐름을 작동 액체 증기에 반대로 및/또는 그 방향으로 지향하도록 설정되어 혼합물을 난류로 생산하게 하고, 이 혼합물은 샘플 흐름 및 작동 액체 증기를 포함하고, 및 (iii)포화기 부위와의 유체 연통에 있는 응축기를 포함하고, 이 응축기는 작동 액체 증기의 적어도 일부분을 적어도 입자의 한 부분으로 응축을 위하여 이 혼합물을 받고 및 냉각시키도록 설정되어 있고, 이로써 확대된 입자를 형성하고, 선택적으로 여기서 작동 액체는 작동 액체의 풀 (pool) 이고 여기서 작동 액체의 풀의 유체학적 특성, 열 특성 또는 이 둘 다가 감지되고 및/또는 모니터 된다, 예를 들어, 실시간으로 감지되고 및/또는 모니터 되는 것을 포함한다. 유체 출구는 선택적으로 응축기와 유체 연통에 있고 및 확대된 입자를 받도록 형상화되고, 여기서 확대된 입자는 이어서 분석을 위하여 (예를 들어, 계수) 광학 입자 계수기 (optical particle counter) 와 같은 입자 계수기로 제공될 수 있다. 추가로, 이 장치는 작동 액체 증기를, 샘플 유체 흐름 그 자체를 사용하여, 별도의 담체 유체 흐름을 사용하지 않는 선택적으로 흐름 형상으로, 응축 부위로 수송하도록 설정된다.
한 실시 예에서, 작동 액체는, 존재할 때, 포화기 부위에 노출된 작동 액체 표면을 가진 대용량 작동 액체를 포함하며, 여기서 작동 액체 표면은, 평균 표면 면적과 같은, 표면 면적으로 성질이 규명된다. 바람직하게, 장치 또는 시스템은 추가로, 포화기 표면에 있는 작동 액체의 깊이, 포화기 부위에 노출된 표면 면적, 포화가 표면에 있는 작동 액체의 부피 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 모니터링하여 포화기 부위에 노출된 표면 면적을 조절하도록 설정된 유체 시스템 (fluidics system) 을 포함한다. 이러한 관점에서 유용한 유체 시스템은, 밸브 (valves), 유체 작동기 (fluid actuators), 펌프 (pumps), 센서(sensors) 등과 같은, 다양한 유체 부품을 포함할 수 있다. 한 실시 예에서, 작동 액체는, 작동 액체의 여과 (filtering), 세척 (cleaning), 불순물 제거와 같은, 처치를 하게 한다. 한 실시 예에서, 작동 액체는, 입자, 물, 불순물, 및 이와 유사한 것의 제거를 통한 것과 같은, 작동 액체의 처치가 되도록 하기 위하여, 작동 액체의 화학적 조성 및/또는 물리적 성질 (예를 들어, 증기 압력)을 유지 또는 조정하기 위하여, 예를 들어 유체 시스템에 의해 포화기 부위로 및 포화기 부위로부터 수송되고 및/또는 재환류 된다. 작동 액체의 재 환류를 적용하는 실시 예는, 예를 들어, 민감도, 재현성, 허위 계수 비율(false count rate) 등에 관한, 부정적인 영향력을 줄 수 있는 작동 액체의 불순물의 축적, 화학적 분해 및/또는 물리적 성질 (예를 들어, 증기 압력)의 변화를 피하기 위하여 CPC의 운영 전, 중, 및/또는 후에 작동 액체를 세척하는데 유용할 수 있다.
한 실시 예에서, 응축기는 수직축을 따라 위치하고 및 중앙 통로 (central passageway) 를 정의하는 내부 벽, 및 수직축을 따라 위치하여 있고 및 내부 벽을 둘러싸는 외부 벽을 포함한다. 그 결과, 원주형 통로 (circumferential passageway) 가 내부 벽 및 외부 벽 사이에 형성된다. 중앙 통로는 유체 유입구 및 노즐 사이와 유체 연통에 있고 및 위치하여 있으며, 원주형 통로는 포화기 부위 및 유체 출구와 유체 연통에 있고 및 위치하여 있으며, 및 유체 흐름 경로는 순차적으로 유체 주입구, 중앙 경로, 노즐, 포화기 부위, 원주형 통로, 및 유체 출구로서 정의된다. 한 실시 예에서, 응축기는 젖은 벽 응축기다, 예를 들어, 여기서 응축기의 외부 및/또는 내부 벽의 적어도 한 부분은 작동 액체로 젖어 있으며, 이는 포화기 부위에서 사용된 작동 액체와 같을 수도 있고 및/또는 다른 작동 액체일 수 있다. 어떤 실시 예에서, 젖은 벽 응축기는, 응축기의 외부 및/또는 내부 벽의 표면과 같은, 응축기의 표면 하나 또는 그 이상에 작동 액체의 흐름을 설정하여 젖게 한다. 젖은 벽 응축기를 병합하는 실시 예는, 효율적인 응축 컨디션 (예를 들어, 작동 액체의 높은 증기 압력)을 설정하는데 및 유용한 응축 비율 및 입자 확대에 유익할 수 있다. 젖은 벽 응축기를 병합하는 실시 예는 또한 짧은 체류 시간 및/또는 좀 더 소형의 응축기 형태 인자가 되도록 할 수 있다.
추가의 실시 예에서, 원주 통로에 노출된 내부 벽의 한 부분은 첫 번째 재료를 포함하고, 및 적어도 원주형 통로에 노출된 외부 벽의 한 부분은 두 번째 재료를 포함하고, 여기서 첫 번째 재료는 두 번째 재료보다 더 낮은 열 전도성을 갖는다. 선택적으로, 첫 번째 재료, 두 번째 재료 또는 둘 다는 열 구배 (thermal gradient)를 생산하기 위하여 활동적으로 조절된다. 바람직하게, 열 구배는, 응축기의 흐름 구배 (flow gradient) 와 짝이 맞거나, 또는 응축기의 교차 부분에 걸쳐서 입자 구배를 조정 또는 조절하기 위하여 흐름 구배와 더불어 작동하도록 선택된다.
어떤 실시 예에서, 방법 또는 장치는 복수의 포화기 부위 (saturator regions), 예를 들어, 같은 작동 액체 또는 다른 작동 액체를 가진, 예를 들어, 평행 형태로 또는 순차적인 형태로 (예를 들어, 시리즈로) 제공되는, 포화기 부위를 포함한다. 어떤 실시 예에서, 방법 또는 장치는, 예를 들어 평행 형태로 또는 순차적인 형태로 (예를 들어 시리즈로 ) 제공되는 (예를 들어, 시리즈로) , 복수의 응축기를 포함한다. 어떤 실시 예에서, 방법 또는 장치는, 예를 들어, 평행 형태로 또는 순차적인 형태로 (예를 들어 시리즈로 ) 제공되는 (예를 들어, 시리즈로) , 복수의 포화기 부위, 응축기 및/또는 입자 검출기를 포함한다. 본 발명의 장치 및 방법에는 다단계 CPC 시스템이 포함되며, 여기서 다른 단계가 순차적인 형태로 진행되며 및 다른 입자 크기 범위를 표적으로 하는 각각의 CPCs에 해당한다.
어느 특정한 이론에 얽매이지 않기를 바라면서, 여기서 공개된 장치 및 방법에 관련되는 믿음 또는 이면의 원리의 이해에 대해 의논이 있을 수 있다. 어느 기전적인 설명 또는 가설의 궁극적인 교정과 무관하게, 본 발명의 실시 예는 그럼에도 불구하고, 작동적이고 및 유용할 수 있다고 인식된다.
도 1. 은 응축 입자 계수기의 관점을 묘사하며, 여기서, 작동하는 동안, 샘플 흐름은, 만약 있다면, 작동 액체의 작동 액체 표면에 수직적인 방향이다.
도 2. 는 응축 입자 계수기의 관점을 묘사하며, 여기서, 작동하는 동안, 샘플 흐름은, 만약 있다면, 작동 액체의 작동 액체 표면을 향해 각도 있는 방식으로 향한다. 작동 액체를 덮는 선택적인 커버를 나타내고, 만약 있다면, 이 커버는 구멍 뚤릴 수도 또는 아닐 수도 있다.
도 3. 는 응축 입자 계수기의 관점을 묘사하며 여기서 샘플 흐름은 두 개의 노즐을 거쳐 포화기 부위로 향한다. 어떤 관점에서는 하나 또는 둘 다의 노즐이 그런 각도로 될 수도 있지만, 노즐은 포화기 표면을 향하지 않도록 묘사된다.
도 4. 는 응축 입자 계수기의 관점을 묘사하며 여기서 샘플 흐름이 중앙 통로를 통하여 주어지며, 이는 응축기와 튜브- 속-튜브 모양 (tube-in-tube)으로 있다.
도 5. 는 도 4의 추가의 관점을 묘사하며, 여기서 저장고는 포화기 표면에 작동 액체를 공급하기 위하여 존재하고, 및 광학적 입자 계수기는 확대된 입자를 받기 위하여 존재한다.
도 6. 은 응축 입자 계수기의 관점의 튜브-속-튜브 형태의 상세한 도면을 묘사한다. 직선 화살표는 층류 (laminar flow) 를 묘사하고 및 커브 된 화살은 난류를 묘사한다. 중앙 통로에서의 흐름은, 반대의 방향에 있긴 하나, 응축기에서의 흐름에 평행하다.
도 7. 은 입자를 검출 및/또는 성장시키기 위한 방법의 관점의 흐름도를 묘사한다.
도 8. 은 작동 액체의 표면 면적을 조절하는 관점의 흐름도를 묘사한다.
도 9. 는 샘플 흐름에서 입자를 확대시키기 위한 포화 및 응축 컨디션을 제공하기 위하여 튜브-속-튜브의 기하학적 형태로 제공되는 포화기 부위 및 응축기를 포함하는 응축 입자 계수기 (condensation particle counter, CPC)의 횡단면의 측면도를 제공한다.
도 10. 은 응축 입자 계수기 (CPC)를 포함하는 장치 또는 시스템의 측면 투시도를 제공한다.
도 11. 은 응축 입자 계수기 시스템을 탑재하기 위한 장치의 측면 투시도를 제공한다.
도 12는 10nm (1), 7nm (2) 및 5nm (3) 입자를 표적 하는 시스템을 위한 크기 의존적인 입자 계수 효율 커브를 보여주는 플럿(plot)을 제공한다.
명명법에 관한 설명
일반적으로, 여기서 사용된 용어 및 구절은 이들 기술 분야에서 인식되는 의미를 가지며, 이는 표준 교과서, 간행물 참고문헌 및 당업계의 전문가들에게 알려진 문맥에 참조하여 찾을 수 있다. 본 발명의 문맥에서 이들의 특정한 용도를 명확히 하기 위하여 하기의 정의가 제공된다.
"입자 (particle)" 또는 '입자들(particles)"이라는 용어는 자주 오염물질로 여겨지는 작은 물체 (small objects) 를 의미한다. 입자는, 반듯이는 아니나, 예를 들어, 두 개의 표면이 기계적인 접촉에 있게 되고 및 기계적인 움직임이 있을 때, 마찰의 활동으로 생겨나는 어느 재료이다. 입자는 단일 성분일 수도 있거나 또는 재료의 응집체로 구성될 수 있으며, 및 먼지 (dust), 흙 (dirt), 연기(smoke), 재 (ash), 물 (water), 그을음(soot), 금속(metal), 산화물 (oxides), 세라믹 (ceramics), 무기물(minerals), 또는 이들 또는 다른 재료들 또는 오염 물질의 어느 조합이 포함된다. "입자" 또는 "입자들"은 또한 생물학적 입자, 예를 들어, 바이러스, 포자 (spore), 또는 박테리아, 곰팡이, 고세균 (archaea), 원생동물 (protists), 또는 다른 단일 세포 미생물을 포함하는 미생물을 의미할 수도 있다. 어떤 실시 예에서, 예를 들어, 생물학적 입자는 입자 크기 (예를 들어, 예를 들어 효과적인 지름과 같은, 크기 단위) 1nm 및 그 이상인 것을 특징으로 한다, 바람직하게는 100nm 미만, 50nm 미만, 20nm 미만, 10nm 미만, 7nm 미만, 5nm 미만, 또는 3nm 미만. 입자는 빛을 흡수, 방출 또는 산란시키는 작은 물체를 의미할 수 있으며 및 그러므로 입자 계수기 (particle counter) 또는 광학적 입자 계수기 (optical particle counter) 에 의해 검출될 수 있다. 여기서 사용된 대로, "입자" 또는 "입자들"은 담체 액체 또는 샘플 배지, 예를 들어, 물, 공기, 공정 화학물질 (process chemicals) ,공정 가스 (process gases) , 환경 가스, 가스를 함유하는 에어로졸 (aerosol), 질소, 산소, 이산화탄소 등의 개별 원자 또는 분자를 제외하려는 의도이다. 여기서 사용된 대로, "입자" 또는 "입자들"은 다른 어떤 실시 예에 있는 개별적인 것을 제외하려는 의도이고, 입자는 처음에는, 미세 가공 시설 (microfabrication facility) 에 있는 연장 (tool) 표면 또는 제약학적 제조 시설(pharmaceutical fabrication facility)에 있는 생산물 표면과 같은, 표면에 존재할 수 있으며, 표면으로부터 방출되고 및 이어서 액체에서 분석될 수 있다. 본 발명의 시스템 및 방법은 1nm 내지 100nm, 선택적으로 1nm 내지 50nm, 선택적으로 1nm 내지 30nm, 선택적으로 1nm 내지 20nm 및 선택적으로, 선택적으로 1nm 내지 10nm의 범위로부터 선택되는 입자 크기를 가지는 입자와 같은 작은 입자를 검출, 성질규명 및/또는 계수하는데 (counting) 특별히 효과적이다.
입자 크기 (particle size)" 라는 용어는, 여기서 사용된 대로, 문맥으로부터 명확해질 것으로, 입자의 평균 또는 효과적인 지름, 입자의 평균 또는 효과적인 길이, 입자의 평균 또는 효과적인 넓이, 입자의 등가 구면 지름 (equivalent spherical diameter) (등가 부피의 구의 지름), 또는 입자의 가장 큰 치수를 의미한다.
"입자의 검출 (detecting a particle)" 이라는 표현은 넓게는 입자의 존재를 감지, 동정 및/ 또는 성질규명을 의미한다. 어떤 실시 예에서, 입자의 검출은 지름, 횡단면 치수, 모양, 크기, 공기역학적 크기 (aerodynamic size), 또는 이들의 조합과 같은, 입자의 물리적 특성을 규명하고 및/또는 측정하는 것을 의미한다. 입자 계수기 (particle counter) 는 유체에 있는 입자의 수 또는 유체의 부피를 계산하는 장치이고, 및 선택적으로, 예를 들어, 크기 (예를 들어, 지름 또는 효과적인 지름과 같은 횡단면 치수), 입자 타입 (예를 들어, 생물학적 또는 비 생물학적) , 또는 입자 조성에 기반하여, 입자의 성질규명을 제공할 수 있다. 광학적 입자 계수기는 입자에 의한 빛의 산란, 방출, 전파 및/또는 흡수를 측정하여 입자를 검출하는 장치이다.
"입자 계수기 (particle counter)" 는 입자를 검출 및 계수를 위한 시스템을 의미한다. 입자 계수기는 광학적 입자 계수기 및 칼터 (Coulter) 방법, 전하 충전/측정 (charging/measuring charge), 제타 전위(zeta potential), 시각 기반한 입자 계수 시스템, 등과 같은 비-광학적 기술을 사용하는 입자 계수기를 포함한다. 입자 계수기는, 청정실과 같은, 모니터링을 진행하고 있는 환경으로부터의 유체 흐름과 같은, 유체 흐름 (fluid flow) 에서 입자를 검출하는데 유용하다. 입자 계수기는, 하나 또는 그 이상의 공정 가스 (process gas) 또는 액체와 같은, 공정 유체 (process fluid) 에 해당하는 유체 흐름에서 입자를 검출하는데 유용하다.
"광학적 입자 계수기 (Optical Particle Counter)" 는 예를 들어, 유체 흐름 및/또는 유체 샘플에 있는 입자의 분석에 의해 입자를 검출, 계수 및/또는 성질 규명하기 위하여 광학적 분석 및/또는 검출을 사용하는 입자 검출 시스템을 의미한다. 광학적 입자 계수기에는, 예를 들어, 액체 또는 가스 흐름과 같은 유체 흐름에서 개별 단일 입자(들)를 검출할 수 있고, 및 예를 들어, 평균 또는 효과적인 입자 크기 범위와 같은, 평균 또는 효과적인 지름과 같은, 평균 또는 효과적인 길이 및/또는 평균 /또는 효과적인 넓이 (예를 들어, 하나 또는 그 이상의 크기 통) 와 같은, 입자 크기 기준 또는 크기 기준의 범위에 기반하여, 분석된 유체의 부피당 입자의 수를 규명할 수 있는 시스템을 포함하는, 액체 입자 계수기 및 에어로졸 입자 계수기를 포함한다.
입자 계수기는 응축 입자 계수기 (condensation particle counters, CPCs), 응축 핵 계수기 및 이와 유사한 것을 포함할 수 있다. CPCs 는, 예를 들어, 공정 환경 (process environment) 또는 공정 가스(들) ((process gas(es))에 해당하는 가스 흐름과 같은 유체 흐름에서 입자들을 검출 및/또는 계수하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 광학적 검출 방법을 사용하여, 좀 더 정확하고 및 신뢰할 수 있는 검출이 되도록 입자를 확대하기 위하여 샘플 흐름에 있는 입자에 작동 액체의 응축 및 성장을 제공하기 위하여, CPCs는 포화기 부위 및 검출 부위의 위쪽에 있는 응축 부위를 병합할 수 있다. CPCs 는 100nm 이하, 선택적으로 50nm 이하, 선택적으로 30nm 이하, 선택적으로 10nm 이하의 크기를 가진 입자와 같은, 작은 입자의 검출 및 계수에 유익하게 응용된다. CPC에 어떤 실시 예는, 100마이크론 이상, 선택적으로 10마이크론, 선택적으로 500nm 이상의 입자 크기를 가진 입자와 같은, 분석 중에 있는 입자 샘플 흐름으로부터 더 큰 입자의 제거를 위하여 선택적으로 컷 어프 (cut-off) 필터를 가질 수 있다. CPC's 는, 특정한 크기 제한보다 적거나 또는 다른 한편으로 특정한 입자 크기 범위 내에 있는 입자 크기를 가진 입자와 같은, 특정한 크기 기준을 충족하는 검출 가능한 입자의 계수를 제공할 수 있다. CPCs는 또한 다른 입자 크기 범위 (예를 들어, 입자 크기 통) 와 같은 다른 입자 크기 기준에 해당하는 다중 채널을 위한 입자의 수를 결정할 수 있는 다중-채널 CPC 기기를 포함한다. 응축 입자 계수기의 문맥에서 사용될 때, 광학적 입자 계수기 부분은 상위 핵화 및 /또는 성장 (upstream nucleation and/or growth)을 거친 입자의 성질 규명을 위한 검출 시스템 ((예를 들어, 전자기 방사선, 광학, 필터, 광학적 수집, 검출기, 프로세서 (processor), 등의 소스))을 의미한다.
어떤 실시 예에서, 광학적 입자 계수기는 전자기 방사선의 빔 (beam) ((예를 들어, 레이저 또는 빛 방출하는 다이오드(diode)를 통해)) 을, 흐름 세포의 분석 부위와 같은, 상호작용 하는 부위로 제공하며, 여기서 빔은 유체 흐름에 있는 입자와 상호작용한다. 조명은 상호 작용하는 부위에 제공되는 입사 빔 (incident beam) 초점 맞추기, 여과하기 및/또는 모양 내기(예를 들어, 연장)를 포함할 수 있다. 입자의 검출 및/또는 성질규명은 상호 작용 부위로부터의 산란 된, 방출된 및/또는 전파되는 전자기 방사선의 검출 및 분석에 의해 달성될 수 있다. 검출은 광학적 검출기 어레이 (optical detector array) 와 같은 하나 또는 그 이상의 광검출기에 입자 (들)에 의해 산란 되고, 흡수되고, 모호해지고 및/또는 방출되는 전자기 방사선을 초점 맞추기, 여과하기 및/또는 모양내기가 관여될 수 있다. 광학적 입자 계수기를 위한 다양한 검출기가 당 업계에서 잘 알려졌으며, 예를 들어, 단일 검출 요소(single detection elements) ((예를 들어, 광다이오드(photodiode), 광 다중화 튜브 (photomultiplier tube), 등)), 광학 검출 에레이 (optical detector arrays) ((광 다이오드 어레이 (photodiode arrays), CMOS 검출기, 활성-픽셀 센서 (active-pixel sensors, APSs), 전하-커플 된 장치 (charge-coupled devices ,CCDs), 금속-옥사이드-반도체 (metal-oxide-semiconductor, MOS) 검출기, 등)), 카메라(cameras)를 포함하고, 및 당 업계에서 알려진 대로 다양한 검출기 오리엔테이션 (orientations) 을 사용하여 이식될 수 있다. 광학적 입자 계수기는, 스플릿 빔 차등 검출 (split beam differential detection) 을 포함하는, 차등 검출을 병합할 수 있다.
한 실시 예에서, 예를 들어, 광학 입자 계수기는 유체 샘플이 흐르는 부위로, 예를 들어, 흐름 셀 (flow cell)을 통하여 흐르는 액체 또는 가스로, 빔을 향하도록 하고 및 초점을 맞추기 위하여 전자기 방사선을 생성하는 소스, 빔 조정 및/또는 모양 만드는 광학을 포함한다. 전형적인 광학 입자 계수기는, 흐름 셀과의 광학 교류에서, 광학 검출기 어레이와 같은, 광검출기, 및 입사 빔을 통과한 입자에 의해 산란되고, 전파되고 및/또는 방출되는 전자기 방사선을 수집하고, 모양내고 및/또는 이미지화하기 위한 수집 광학 (collecting optics)을 포함한다. 입자 계수기는 전류-전압 전환기 (current-to-voltage converters), 펄스 높이 분석기(pulse height analyzers), 신호 여과 전자장치(signal filtering electronics), 증폭 전자장치 (amplification electronics), 등을 포함하는 광검출기에 의해 생산되는 전기 신호를 판독하고, 신호 가공처리하고 및/또는 분석하기 위한, 전자장치 (electrocins) 및 프로세서 (processor) ((예를 들어, 펌웨어 (firmware) 또는 소프트웨어 (software))를 추가로 포함할 수 있다. 광학 입자 계수기는, 입자를 함유하는 유체 샘플을 흐름 셀의 분석 부위를 통하여 수송하기 위한 유체 흐름을 생성하기 위하여, 예를 들어, 부피적 유량에 의해 특징지어지는 측정을 생성하기 위하여, 펌프, 환풍기 (fan), 불로어 (blower) 또는 이와 유사한 것과 같은, 하나 또는 그 이상의 유체 작동기 시스템 (fluid actuation systems)을 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서, 광학 입자 계수기는, 0.05 CFM 내지 10 CFM 의 범위, 선택적으로 어떤 적용에서는 0.1 CFM 내지 5 CFM 및 선택적으로 어떤 적용에서는 0.5 CFM 내지 2 CFM 의 범위에서 선택된 유량과 같은, 선택된 유량을 생성하기 위한 유체 작동기 시스템을 포함한다. 어떤 광학 입자 계수기에서, 유량은 하나 또는 그 이상의 액체를 포함하는 샘플을 위해 생성되고, 1 내지 1000 mL/분의 범위에서 선택된 유량을 포함한다.
"흐름 방향 (flow direction)"은 유체가 흐를 때 대량의 유체가 이동하는 방향에 평행인 축을 의미한다. 직선 흐름 셀을 통해 흐르는 유체를 위하여, 흐름 방향은 대량의 유체가 따르는 길에 평행하다. 굴곡된 흐름 셀을 통해 흐르는 유체를 위해, 흐름 방향은 대량의 유체가 따르는 길에 휘감긴 (tangented) 것으로 간주될 수 있다.
"유체 연통 (fluid communication)"는 두 개 또는 그 이상의 목표물을 한 유체가 한 목표물에서 다른 목표물로 수송될 수 있고, 지날 수 있고, 또는 통할 수 있게 배열하는 것을 의미한다. 예를 들어, 한 실시 예에서, 만약 유체 흐름 경로가 두 개의 목표물 사이에 직접적으로 제공된다면, 두 개의 목표물은 서로 유체 연통에 있다. 어떤 실시 예에서, 만약, 하나 또는 그 이상의 다른 목표물 또는 두 목표물 사이의 흐름 경로를 포함하는 것과 같은, 한 유체 흐름 길이 두 목표물 사이에 간접적으로 제공된다면, 두 목표물은 서로 유체 연통에 있다. 예를 들어, 한 실시 예에서, 하기의 입자 충격체 (impactor) 성분은 서로 유체 연통에 있다: 하나 또는 그 이상의 흡입구(intake aperture), 충격 면 (impact surface), 유체 출구 (fluid outlet), 흐름 억제 (flow restriction), 압력 센서 (pressure sensor), 흐름 생성 장치 (flow generating device). 한 실시 예에서, 유체 몸체에 존재하는 두 목표물은, 첫 번째 목표물로부터의 유체가, 흐름 경로에 따라서 와 같은, 두 번째 목표물로 끌려가고, 지나가고 및/또는 통과하지 않는 한, 서로 반드시 유체 연통에 있는 것은 아니다.
"샘플 흐름 (sample flow)" 은, 입자의 검출 및/또는 계수를 위한 분석과 같은, 분석중인, 가스 함유하는 및/또는 에어로졸 함유하는 유체의 흐름과 같은, 유체 흐름을 의미한다. 샘플 흐름은 본 방법 및 시스템에 의해 검출되는 입자를 포함할 수 있다. 샘플 흐름은, 청정실 환경 또는 공정 또는 제작 환경과 같은 모니터링이 진행되고 있는 환경으로부터, 가스 및/또는 에어로졸 기류와 같은, 수송하는 유체로부터 오거나 및/또는 결과로부터 일 수 있다. 샘플 흐름은, 하나 또는 그 이상의 공정 가스 또는 에어로졸 기류와 같은, 하나 또는 그 이상의 공정 유체로부터 일수 있거나 또는 유래할 수 있다. 샘플 흐름은 모니터링이 진행되고 있는 표면(들)으로부터, 예를 들어, 가스 흐름과 같은, 유체 흐름으로 입자를 방출시켜, 유래 될 수 있다.
"유량 (flow rate)"은 특정한 지점을 지나거나 또는, 예를 들어 흡입구 또는 입자 충격체의 유체 출구를 통과하는 것과 같은, 특정한 면적을 통과하여 흐르는 유체의 양을 의미한다. 한 실시 예에서, 유량은 질량 유량, 즉, 특정한 지점을 지나거나 또는 특정한 면적을 통과하여 흐르는 유체의 질량을 의미한다. 한 실시 예에서, 유량은 부피적인 유량이다, 즉, 특정한 지점을 지나거나 또는 특정한 면적을 통과하여 흐르는 유체의 부피이다.
"포화기 부위 (saturator region)" 또는 "포화기 (saturator)" 라는 용어는 장치 또는 시스템의 부위 또는 부품으로 여기서 작동하는 액체 증기 및 샘플 흐름이 접촉하는 곳이다. 분석 중에 있는 샘플 흐름 기류 (sample flow stream) 의 작동 액체에의 노출은 가스 흐름에 작동 액체 증기의 형성을 위해 제공되어, 작동 액체 증기의 부분 압력이 이의 평형 증기 압력 (equilibrium vapor pressure)이 되거나 또는 이에 가깝게 (예를 들어, 20% 이내) 되는 컨디션의 결과가 된다.
"응축 부위 (condensation region)" 또는 "응축기 (condenser)" 라는 용어는 작동하는 액체 증기가 가스 흐름에서 입자에 응축하는 부위 또는 부품이다. 응축하는 부위에서 응축은 가스 흐름에 존재하는 작동 유체 증기가 포화된 컨디션을 또는 비슷하게 포화된 컨디션을 가짐으로 달성되고 및, 선택적으로 작동하는 액체 증기를 가진 가스 흐름의 온도를 낮추어 달성된다.
"작동하는 액체 (working liquid)" 및 "작동하는 유체 (working fluid)"는 서로 교환적으로 사용되고 및 응축 및/또는 입자의 확대 (enlargement)를 달성하기 위하여 사용된 증기를 제공하는 액체, 용액 또는 혼합물을 의미한다. 어떤 실시 예에서, 작동하는 액체는 포화기 부위 또는 포화기에 제공되고 및 예를 들어, 포화기 부위 또는 포화기와의 유체 연통에서 제공되는 응축기에서, 응축을 달성하기 위하여 작동하는 액체 증기의 소스를 제공한다. 어떤 실시 예에서, 작동하는 액체는 순수하고, 정제되고 및/또는 실질적으로 순수하다. 어떤 실시 예에서, 작동하는 액체는 액체, 액체의 혼합물 또는 용액이다.
"대용량 작동하는 액체 (bulk working liquid)" 는 작동하는 액체의 작동하는 액체 표면 아래에 위치하여 있는 작동하는 액체의 부피를 의미한다. 이 용어는, 전형적인 한 유리잔의 마시는 물과 같은, 예시로서 가장 잘 보여줄 수 있다: 유리잔은 마시는 물을 담고 있고, 물은 공기 중에 노출된 표면을 가지고 있고, 및 표면 아래는 대용량 액체의 연속적인 부피이다. 같은 개념이 포화기 표면에 위치한 작동하는 액체로 번역될 수 있다: 포화기 표면은 작동하는 액체를 담고 있고, 작동하는 액체 표면은 장치 또는 포화기 부위 내에 대기/환경에 노출되고, 및 작동하는 액체 표면 아래는 대용량 작동하는 액체의 연속적인 부피이다.
"작동하는 액체의 풀 (pool of working liquid)" 또는 "작동하는 액체의 저장고 (reservoir of working liquid) "라는 용어는 동의어로 사용되고 및 작동하는 액체 표면 및 대용량 작동하는 액체를 포함하는 작동하는 액체의 부피를 의미하고, 이 부피는(1) 포화기 표면에서 이동 또는 흐르지 않고, (2) 포화기 표면에 원형 방향으로 이동 또는 흐르거나, 또는 (3) 정해진 방향, 예를 들어, 재순환하는 액체 흐름 방향으로 이동 또는 흐르고, 또는 (4) 포화기 표면에서 정의되지 않은 방향으로 이동 또는 흐른다. 예시로서, 작동하는 액체 한 그릇을 고려해 보라, 장치가 운영되는 동안에는 이동 또는 흐르지 않고, 원형 방향으로 (교반으로 인하거나 또는 샘플 흐름을 흐르게 하거나 또는 힘을 적용한 결과로서) 이동 또는 흐르고, 또는 정의되지 않은 방향에서 이동 또는 흐른다 (교반으로 인하거나 또는 샘플 흐름을 흐르게 하거나 또는 힘을 적용한 결과로서). 어떤 실시 예에서, 작동하는 액체의 풀은 작동하는 액체의 필름 또는 얇은 필름이 아니고, 필름 또는 얇은 필름보다 좀 더 큰 부피를 오히려 가져, 대용량의 작동하는 액체가 존재하도록 한다. 어떤 실시 예에서, 작동하는 액체의 풀은, 예를 들어, 작동하는 액체의 여과, 세척, 불순물 추출 등에 의한 것과 같은, 작동하는 액체에 어떤 처치를 제공하는 하는 방식으로, 재순환된다.
"작동하는 액체의 흐름 (stream of working liquid)" 은 포화기 표면 (또는 플레이트)의 한 부분으로부터 포화기 표면 (또는 플레이트) 의 다른 부위로, 원형 방식이 아닌, 방향성이 있는 방식으로 흐르는 것을 의미한다. 작동하는 액체의 흐름은 전형적으로 작동하는 액체의 필름 또는 얇은 필름으로서 존재하며 및 전형적으로 대용량 작동하는 액체를 포함하지 않는다. 한 예시로서, 작동하는 액체 소스를 표면의 한 끝에 가지고 있고 및 작동하는 액체가, 포화기 표면에서 기울이기에 의한 중력으로 또는 힘의 적용에 의해, 포화기 표면을 지나 작동하는 액체 출구, 작동하는 액체 풀로 흐르는 포화기 표면을, 또는 아무것도 아니 것을 (예를 들어, 작동하는 액체의 흐름이 흐르는 동안 증발하고 및 그러므로, 출구 또는 풀에 침전되지 않는 것) 고려해보라.
주어진 방법, 방법 단계, 장치, 또는 장치 부품이 "작동하는 액체 증기의 생성을 촉진하기 위하여 설정된 하나 또는 그 이상의 다공성 구조가 실질적으로 없다라고 할 때 (substantially free of one or more porous structures configured to facilitate generation of the working liquid vapor) " 그러한 구절은 하나 또는 그 이상의 다공성 구조가 ((예를 들어, 심지 (wicks)), (1) 방법, 방법 단계, 장치, 또는 장치 부품에 존재하지 않고, (2) 방법, 방법 단계, 장치, 또는 장치 부품에 존재하나, 작동하는 액체와 접촉하지 않고 (그래서 작동하는 액체 증기 생성의 촉진이 가능하지 않고), (3) 방법, 방법 단계, 장치, 또는 장치 부품에 존재하고, 및 작동하는 액체와 접촉하나, 그러나 포화기 부위에서 샘플 흐름과 혼합하기 위하여 적어도 30%의 작동하는 액체 증기를 생성하기 위한 충분한 양으로 존재하지 않고, 또는 (4) 이들 어느 것의 조합임을 의미한다.
"제공하는 (providing)" 은 조성물, 재료, 장치, 또는 존재하는 이의 부품을 가진 단계를 의미한다. 한 실시 예에서, "제공하는"은, 예를 들어, 샘플 흐름에서 입자의 샘플링, 검출, 분석, 및/또는 계수를 위하여 시스템 또는 존재하는 이의 부품을 가지는 것을 의미한다. 어떤 실시 예에서, 예를 들어, 여기서 유체 작동기 ((예를 들어, 펌프, 집 진공 라인 (house vacuum line), 불로어 (blower), 등)) 가 샘플 흐름을 CNC 시스템에 도입되게 하는 것과 같이, 샘플 흐름은 CNC 시스템에 제공된다,
"지향하는 (directing)" 은 샘플, 유체 흐름 또는 부품 또는 이들의 부산물과 같은 어떤 것을 한 장소 또는 부위에서 다른 장소 또는 부위로, 수송, 전달, 또는 달리 이동하는 것을 의미한다. 어떤 실시 예에서, 예를 들어, 지향하는 은 샘플, 유체 흐름 또는 부품 또는 이들의 부산물과 같은 것을 첫 번째 부위에서 두 번째 부위로 또는 첫 번째 장치 부품에서 두 번째 장치 부품으로 유체학적으로 수송하는 것을 의미한다. 어떤 실시 예에서, 예를 들어, 지향하는 (directing)은 서로 유체 연통에 있는 샘플, 유체 흐름 또는 이의 부품 또는 부산물을 한 장치 부위 또는 부품으로부터 다른 장치 부위 부품의 수송을 통해 일어날 수 있다. 어떤 실시 예에서, 예를 들어, 지향하는 은, 한 장치 부품 또는 부위로부터 다른 장치 부품 또는 부위로 흐름의 설정에 의한 것과 같이, 유체 작동을 통해 일어날 수 있다.
여기서 숫자적 값을 예를 들어, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 공개할 때, 다음의 문장이 전형적으로 그러한 숫자 값을 따른다: "앞선 각 숫자는 '약(about)', '적어도(at least)', '적어도 약 (at least about)', '이하 (less than),' 또는 '약 이하 (less than about)' 이라는 용어가 선행될 수 있으며, 및 앞선 숫자의 어느 것도 단일-점 또는 제한을 두지 않은 범위를 서술하기 위하여 단독으로 사용될 수 있고, 또는 다수의 단일-점 또는 폐쇄 범위를 서술하기 위하여 조합으로 사용될 수 있다". " 이 문장은 상기 언급된 숫자 각각은 단독으로 사용될 수 있고 (예를 들어, 4), "약(about)" (예를 들어, 약 8) 이란 단어가 앞에 붙을 수 있고, "적어도 약 (at least about)" (예를 들어, 적어도 약 2) 이라는 구절이 앞설 수 있고, "적어도(at least)" (예를 들어, 적어도 10) 라는 구절이 앞설 수도 있고, "이하 (less than)" (예를 들어, 1 이하) 라는 구절이 앞설 수도 있고, "약 이하 (less than about)" (예를 들어, 약 7 이하) 라는 구절이 앞설 수도 있고, 또는 범위 (예를 들어, 2 내지 9, 약 1 내지 4, 적어도 3, 8 내지 약 9, 8 내지 10 이하, 약 1 내지 약 10, 및 등등) 를 정의하기 위한 서두어 또는 구절 어느 것과 함께 또는 없이 어느 조합을 사용할 수 있다는 것을 의미한다. 더욱이, 범위가 "약 X 또는 이하 (about X or less)"로서 서술될 때, 이 구절은 "약 X (about X)" 및 "약X 이하 (less than about X)" 를 대신하여 조합하는 범위와 같다. 예를 들어, 약 10 또는 이하 (about 10 or less) 는 "약 10", 또는 약 10 이하 (about 10, or less than about 10)"와 같다. 그러한 서로 교환될 만한 범위의 서술이 여기서 고려된다. 다른 범위 형식이 여기에 공개될 수 있으나, 형식에서의 차이는 본질에서 차이가 있다는 것을 의미하는 것으로 해석해서는 안된다.
여기서 사용된 대로, "약 (about)" 또는 "실질적으로 (substantially)" 라는 용어는 언급된 값과 거의 같은 결과를 얻기 위하여 언급된 값으로부터 약간의 변이가 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 이 정의가 적용될 수 없는 경우 또는 적용하기에 과도하게 어려울 경우, 그때는 "약(about)" 라는 용어는 언급된 값으로부터 10% 편차, 선택적으로 5% (플러스 또는 마이너스) 또는 주어진 방향 (예를 들어, 평행, 직각 등)으로부터 10도, 선택적으로 5도 편차를 의미한다.
도 2. 는 응축 입자 계수기의 관점을 묘사하며, 여기서, 작동하는 동안, 샘플 흐름은, 만약 있다면, 작동 액체의 작동 액체 표면을 향해 각도 있는 방식으로 향한다. 작동 액체를 덮는 선택적인 커버를 나타내고, 만약 있다면, 이 커버는 구멍 뚤릴 수도 또는 아닐 수도 있다.
도 3. 는 응축 입자 계수기의 관점을 묘사하며 여기서 샘플 흐름은 두 개의 노즐을 거쳐 포화기 부위로 향한다. 어떤 관점에서는 하나 또는 둘 다의 노즐이 그런 각도로 될 수도 있지만, 노즐은 포화기 표면을 향하지 않도록 묘사된다.
도 4. 는 응축 입자 계수기의 관점을 묘사하며 여기서 샘플 흐름이 중앙 통로를 통하여 주어지며, 이는 응축기와 튜브- 속-튜브 모양 (tube-in-tube)으로 있다.
도 5. 는 도 4의 추가의 관점을 묘사하며, 여기서 저장고는 포화기 표면에 작동 액체를 공급하기 위하여 존재하고, 및 광학적 입자 계수기는 확대된 입자를 받기 위하여 존재한다.
도 6. 은 응축 입자 계수기의 관점의 튜브-속-튜브 형태의 상세한 도면을 묘사한다. 직선 화살표는 층류 (laminar flow) 를 묘사하고 및 커브 된 화살은 난류를 묘사한다. 중앙 통로에서의 흐름은, 반대의 방향에 있긴 하나, 응축기에서의 흐름에 평행하다.
도 7. 은 입자를 검출 및/또는 성장시키기 위한 방법의 관점의 흐름도를 묘사한다.
도 8. 은 작동 액체의 표면 면적을 조절하는 관점의 흐름도를 묘사한다.
도 9. 는 샘플 흐름에서 입자를 확대시키기 위한 포화 및 응축 컨디션을 제공하기 위하여 튜브-속-튜브의 기하학적 형태로 제공되는 포화기 부위 및 응축기를 포함하는 응축 입자 계수기 (condensation particle counter, CPC)의 횡단면의 측면도를 제공한다.
도 10. 은 응축 입자 계수기 (CPC)를 포함하는 장치 또는 시스템의 측면 투시도를 제공한다.
도 11. 은 응축 입자 계수기 시스템을 탑재하기 위한 장치의 측면 투시도를 제공한다.
도 12는 10nm (1), 7nm (2) 및 5nm (3) 입자를 표적 하는 시스템을 위한 크기 의존적인 입자 계수 효율 커브를 보여주는 플럿(plot)을 제공한다.
명명법에 관한 설명
일반적으로, 여기서 사용된 용어 및 구절은 이들 기술 분야에서 인식되는 의미를 가지며, 이는 표준 교과서, 간행물 참고문헌 및 당업계의 전문가들에게 알려진 문맥에 참조하여 찾을 수 있다. 본 발명의 문맥에서 이들의 특정한 용도를 명확히 하기 위하여 하기의 정의가 제공된다.
"입자 (particle)" 또는 '입자들(particles)"이라는 용어는 자주 오염물질로 여겨지는 작은 물체 (small objects) 를 의미한다. 입자는, 반듯이는 아니나, 예를 들어, 두 개의 표면이 기계적인 접촉에 있게 되고 및 기계적인 움직임이 있을 때, 마찰의 활동으로 생겨나는 어느 재료이다. 입자는 단일 성분일 수도 있거나 또는 재료의 응집체로 구성될 수 있으며, 및 먼지 (dust), 흙 (dirt), 연기(smoke), 재 (ash), 물 (water), 그을음(soot), 금속(metal), 산화물 (oxides), 세라믹 (ceramics), 무기물(minerals), 또는 이들 또는 다른 재료들 또는 오염 물질의 어느 조합이 포함된다. "입자" 또는 "입자들"은 또한 생물학적 입자, 예를 들어, 바이러스, 포자 (spore), 또는 박테리아, 곰팡이, 고세균 (archaea), 원생동물 (protists), 또는 다른 단일 세포 미생물을 포함하는 미생물을 의미할 수도 있다. 어떤 실시 예에서, 예를 들어, 생물학적 입자는 입자 크기 (예를 들어, 예를 들어 효과적인 지름과 같은, 크기 단위) 1nm 및 그 이상인 것을 특징으로 한다, 바람직하게는 100nm 미만, 50nm 미만, 20nm 미만, 10nm 미만, 7nm 미만, 5nm 미만, 또는 3nm 미만. 입자는 빛을 흡수, 방출 또는 산란시키는 작은 물체를 의미할 수 있으며 및 그러므로 입자 계수기 (particle counter) 또는 광학적 입자 계수기 (optical particle counter) 에 의해 검출될 수 있다. 여기서 사용된 대로, "입자" 또는 "입자들"은 담체 액체 또는 샘플 배지, 예를 들어, 물, 공기, 공정 화학물질 (process chemicals) ,공정 가스 (process gases) , 환경 가스, 가스를 함유하는 에어로졸 (aerosol), 질소, 산소, 이산화탄소 등의 개별 원자 또는 분자를 제외하려는 의도이다. 여기서 사용된 대로, "입자" 또는 "입자들"은 다른 어떤 실시 예에 있는 개별적인 것을 제외하려는 의도이고, 입자는 처음에는, 미세 가공 시설 (microfabrication facility) 에 있는 연장 (tool) 표면 또는 제약학적 제조 시설(pharmaceutical fabrication facility)에 있는 생산물 표면과 같은, 표면에 존재할 수 있으며, 표면으로부터 방출되고 및 이어서 액체에서 분석될 수 있다. 본 발명의 시스템 및 방법은 1nm 내지 100nm, 선택적으로 1nm 내지 50nm, 선택적으로 1nm 내지 30nm, 선택적으로 1nm 내지 20nm 및 선택적으로, 선택적으로 1nm 내지 10nm의 범위로부터 선택되는 입자 크기를 가지는 입자와 같은 작은 입자를 검출, 성질규명 및/또는 계수하는데 (counting) 특별히 효과적이다.
입자 크기 (particle size)" 라는 용어는, 여기서 사용된 대로, 문맥으로부터 명확해질 것으로, 입자의 평균 또는 효과적인 지름, 입자의 평균 또는 효과적인 길이, 입자의 평균 또는 효과적인 넓이, 입자의 등가 구면 지름 (equivalent spherical diameter) (등가 부피의 구의 지름), 또는 입자의 가장 큰 치수를 의미한다.
"입자의 검출 (detecting a particle)" 이라는 표현은 넓게는 입자의 존재를 감지, 동정 및/ 또는 성질규명을 의미한다. 어떤 실시 예에서, 입자의 검출은 지름, 횡단면 치수, 모양, 크기, 공기역학적 크기 (aerodynamic size), 또는 이들의 조합과 같은, 입자의 물리적 특성을 규명하고 및/또는 측정하는 것을 의미한다. 입자 계수기 (particle counter) 는 유체에 있는 입자의 수 또는 유체의 부피를 계산하는 장치이고, 및 선택적으로, 예를 들어, 크기 (예를 들어, 지름 또는 효과적인 지름과 같은 횡단면 치수), 입자 타입 (예를 들어, 생물학적 또는 비 생물학적) , 또는 입자 조성에 기반하여, 입자의 성질규명을 제공할 수 있다. 광학적 입자 계수기는 입자에 의한 빛의 산란, 방출, 전파 및/또는 흡수를 측정하여 입자를 검출하는 장치이다.
"입자 계수기 (particle counter)" 는 입자를 검출 및 계수를 위한 시스템을 의미한다. 입자 계수기는 광학적 입자 계수기 및 칼터 (Coulter) 방법, 전하 충전/측정 (charging/measuring charge), 제타 전위(zeta potential), 시각 기반한 입자 계수 시스템, 등과 같은 비-광학적 기술을 사용하는 입자 계수기를 포함한다. 입자 계수기는, 청정실과 같은, 모니터링을 진행하고 있는 환경으로부터의 유체 흐름과 같은, 유체 흐름 (fluid flow) 에서 입자를 검출하는데 유용하다. 입자 계수기는, 하나 또는 그 이상의 공정 가스 (process gas) 또는 액체와 같은, 공정 유체 (process fluid) 에 해당하는 유체 흐름에서 입자를 검출하는데 유용하다.
"광학적 입자 계수기 (Optical Particle Counter)" 는 예를 들어, 유체 흐름 및/또는 유체 샘플에 있는 입자의 분석에 의해 입자를 검출, 계수 및/또는 성질 규명하기 위하여 광학적 분석 및/또는 검출을 사용하는 입자 검출 시스템을 의미한다. 광학적 입자 계수기에는, 예를 들어, 액체 또는 가스 흐름과 같은 유체 흐름에서 개별 단일 입자(들)를 검출할 수 있고, 및 예를 들어, 평균 또는 효과적인 입자 크기 범위와 같은, 평균 또는 효과적인 지름과 같은, 평균 또는 효과적인 길이 및/또는 평균 /또는 효과적인 넓이 (예를 들어, 하나 또는 그 이상의 크기 통) 와 같은, 입자 크기 기준 또는 크기 기준의 범위에 기반하여, 분석된 유체의 부피당 입자의 수를 규명할 수 있는 시스템을 포함하는, 액체 입자 계수기 및 에어로졸 입자 계수기를 포함한다.
입자 계수기는 응축 입자 계수기 (condensation particle counters, CPCs), 응축 핵 계수기 및 이와 유사한 것을 포함할 수 있다. CPCs 는, 예를 들어, 공정 환경 (process environment) 또는 공정 가스(들) ((process gas(es))에 해당하는 가스 흐름과 같은 유체 흐름에서 입자들을 검출 및/또는 계수하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 광학적 검출 방법을 사용하여, 좀 더 정확하고 및 신뢰할 수 있는 검출이 되도록 입자를 확대하기 위하여 샘플 흐름에 있는 입자에 작동 액체의 응축 및 성장을 제공하기 위하여, CPCs는 포화기 부위 및 검출 부위의 위쪽에 있는 응축 부위를 병합할 수 있다. CPCs 는 100nm 이하, 선택적으로 50nm 이하, 선택적으로 30nm 이하, 선택적으로 10nm 이하의 크기를 가진 입자와 같은, 작은 입자의 검출 및 계수에 유익하게 응용된다. CPC에 어떤 실시 예는, 100마이크론 이상, 선택적으로 10마이크론, 선택적으로 500nm 이상의 입자 크기를 가진 입자와 같은, 분석 중에 있는 입자 샘플 흐름으로부터 더 큰 입자의 제거를 위하여 선택적으로 컷 어프 (cut-off) 필터를 가질 수 있다. CPC's 는, 특정한 크기 제한보다 적거나 또는 다른 한편으로 특정한 입자 크기 범위 내에 있는 입자 크기를 가진 입자와 같은, 특정한 크기 기준을 충족하는 검출 가능한 입자의 계수를 제공할 수 있다. CPCs는 또한 다른 입자 크기 범위 (예를 들어, 입자 크기 통) 와 같은 다른 입자 크기 기준에 해당하는 다중 채널을 위한 입자의 수를 결정할 수 있는 다중-채널 CPC 기기를 포함한다. 응축 입자 계수기의 문맥에서 사용될 때, 광학적 입자 계수기 부분은 상위 핵화 및 /또는 성장 (upstream nucleation and/or growth)을 거친 입자의 성질 규명을 위한 검출 시스템 ((예를 들어, 전자기 방사선, 광학, 필터, 광학적 수집, 검출기, 프로세서 (processor), 등의 소스))을 의미한다.
어떤 실시 예에서, 광학적 입자 계수기는 전자기 방사선의 빔 (beam) ((예를 들어, 레이저 또는 빛 방출하는 다이오드(diode)를 통해)) 을, 흐름 세포의 분석 부위와 같은, 상호작용 하는 부위로 제공하며, 여기서 빔은 유체 흐름에 있는 입자와 상호작용한다. 조명은 상호 작용하는 부위에 제공되는 입사 빔 (incident beam) 초점 맞추기, 여과하기 및/또는 모양 내기(예를 들어, 연장)를 포함할 수 있다. 입자의 검출 및/또는 성질규명은 상호 작용 부위로부터의 산란 된, 방출된 및/또는 전파되는 전자기 방사선의 검출 및 분석에 의해 달성될 수 있다. 검출은 광학적 검출기 어레이 (optical detector array) 와 같은 하나 또는 그 이상의 광검출기에 입자 (들)에 의해 산란 되고, 흡수되고, 모호해지고 및/또는 방출되는 전자기 방사선을 초점 맞추기, 여과하기 및/또는 모양내기가 관여될 수 있다. 광학적 입자 계수기를 위한 다양한 검출기가 당 업계에서 잘 알려졌으며, 예를 들어, 단일 검출 요소(single detection elements) ((예를 들어, 광다이오드(photodiode), 광 다중화 튜브 (photomultiplier tube), 등)), 광학 검출 에레이 (optical detector arrays) ((광 다이오드 어레이 (photodiode arrays), CMOS 검출기, 활성-픽셀 센서 (active-pixel sensors, APSs), 전하-커플 된 장치 (charge-coupled devices ,CCDs), 금속-옥사이드-반도체 (metal-oxide-semiconductor, MOS) 검출기, 등)), 카메라(cameras)를 포함하고, 및 당 업계에서 알려진 대로 다양한 검출기 오리엔테이션 (orientations) 을 사용하여 이식될 수 있다. 광학적 입자 계수기는, 스플릿 빔 차등 검출 (split beam differential detection) 을 포함하는, 차등 검출을 병합할 수 있다.
한 실시 예에서, 예를 들어, 광학 입자 계수기는 유체 샘플이 흐르는 부위로, 예를 들어, 흐름 셀 (flow cell)을 통하여 흐르는 액체 또는 가스로, 빔을 향하도록 하고 및 초점을 맞추기 위하여 전자기 방사선을 생성하는 소스, 빔 조정 및/또는 모양 만드는 광학을 포함한다. 전형적인 광학 입자 계수기는, 흐름 셀과의 광학 교류에서, 광학 검출기 어레이와 같은, 광검출기, 및 입사 빔을 통과한 입자에 의해 산란되고, 전파되고 및/또는 방출되는 전자기 방사선을 수집하고, 모양내고 및/또는 이미지화하기 위한 수집 광학 (collecting optics)을 포함한다. 입자 계수기는 전류-전압 전환기 (current-to-voltage converters), 펄스 높이 분석기(pulse height analyzers), 신호 여과 전자장치(signal filtering electronics), 증폭 전자장치 (amplification electronics), 등을 포함하는 광검출기에 의해 생산되는 전기 신호를 판독하고, 신호 가공처리하고 및/또는 분석하기 위한, 전자장치 (electrocins) 및 프로세서 (processor) ((예를 들어, 펌웨어 (firmware) 또는 소프트웨어 (software))를 추가로 포함할 수 있다. 광학 입자 계수기는, 입자를 함유하는 유체 샘플을 흐름 셀의 분석 부위를 통하여 수송하기 위한 유체 흐름을 생성하기 위하여, 예를 들어, 부피적 유량에 의해 특징지어지는 측정을 생성하기 위하여, 펌프, 환풍기 (fan), 불로어 (blower) 또는 이와 유사한 것과 같은, 하나 또는 그 이상의 유체 작동기 시스템 (fluid actuation systems)을 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서, 광학 입자 계수기는, 0.05 CFM 내지 10 CFM 의 범위, 선택적으로 어떤 적용에서는 0.1 CFM 내지 5 CFM 및 선택적으로 어떤 적용에서는 0.5 CFM 내지 2 CFM 의 범위에서 선택된 유량과 같은, 선택된 유량을 생성하기 위한 유체 작동기 시스템을 포함한다. 어떤 광학 입자 계수기에서, 유량은 하나 또는 그 이상의 액체를 포함하는 샘플을 위해 생성되고, 1 내지 1000 mL/분의 범위에서 선택된 유량을 포함한다.
"흐름 방향 (flow direction)"은 유체가 흐를 때 대량의 유체가 이동하는 방향에 평행인 축을 의미한다. 직선 흐름 셀을 통해 흐르는 유체를 위하여, 흐름 방향은 대량의 유체가 따르는 길에 평행하다. 굴곡된 흐름 셀을 통해 흐르는 유체를 위해, 흐름 방향은 대량의 유체가 따르는 길에 휘감긴 (tangented) 것으로 간주될 수 있다.
"유체 연통 (fluid communication)"는 두 개 또는 그 이상의 목표물을 한 유체가 한 목표물에서 다른 목표물로 수송될 수 있고, 지날 수 있고, 또는 통할 수 있게 배열하는 것을 의미한다. 예를 들어, 한 실시 예에서, 만약 유체 흐름 경로가 두 개의 목표물 사이에 직접적으로 제공된다면, 두 개의 목표물은 서로 유체 연통에 있다. 어떤 실시 예에서, 만약, 하나 또는 그 이상의 다른 목표물 또는 두 목표물 사이의 흐름 경로를 포함하는 것과 같은, 한 유체 흐름 길이 두 목표물 사이에 간접적으로 제공된다면, 두 목표물은 서로 유체 연통에 있다. 예를 들어, 한 실시 예에서, 하기의 입자 충격체 (impactor) 성분은 서로 유체 연통에 있다: 하나 또는 그 이상의 흡입구(intake aperture), 충격 면 (impact surface), 유체 출구 (fluid outlet), 흐름 억제 (flow restriction), 압력 센서 (pressure sensor), 흐름 생성 장치 (flow generating device). 한 실시 예에서, 유체 몸체에 존재하는 두 목표물은, 첫 번째 목표물로부터의 유체가, 흐름 경로에 따라서 와 같은, 두 번째 목표물로 끌려가고, 지나가고 및/또는 통과하지 않는 한, 서로 반드시 유체 연통에 있는 것은 아니다.
"샘플 흐름 (sample flow)" 은, 입자의 검출 및/또는 계수를 위한 분석과 같은, 분석중인, 가스 함유하는 및/또는 에어로졸 함유하는 유체의 흐름과 같은, 유체 흐름을 의미한다. 샘플 흐름은 본 방법 및 시스템에 의해 검출되는 입자를 포함할 수 있다. 샘플 흐름은, 청정실 환경 또는 공정 또는 제작 환경과 같은 모니터링이 진행되고 있는 환경으로부터, 가스 및/또는 에어로졸 기류와 같은, 수송하는 유체로부터 오거나 및/또는 결과로부터 일 수 있다. 샘플 흐름은, 하나 또는 그 이상의 공정 가스 또는 에어로졸 기류와 같은, 하나 또는 그 이상의 공정 유체로부터 일수 있거나 또는 유래할 수 있다. 샘플 흐름은 모니터링이 진행되고 있는 표면(들)으로부터, 예를 들어, 가스 흐름과 같은, 유체 흐름으로 입자를 방출시켜, 유래 될 수 있다.
"유량 (flow rate)"은 특정한 지점을 지나거나 또는, 예를 들어 흡입구 또는 입자 충격체의 유체 출구를 통과하는 것과 같은, 특정한 면적을 통과하여 흐르는 유체의 양을 의미한다. 한 실시 예에서, 유량은 질량 유량, 즉, 특정한 지점을 지나거나 또는 특정한 면적을 통과하여 흐르는 유체의 질량을 의미한다. 한 실시 예에서, 유량은 부피적인 유량이다, 즉, 특정한 지점을 지나거나 또는 특정한 면적을 통과하여 흐르는 유체의 부피이다.
"포화기 부위 (saturator region)" 또는 "포화기 (saturator)" 라는 용어는 장치 또는 시스템의 부위 또는 부품으로 여기서 작동하는 액체 증기 및 샘플 흐름이 접촉하는 곳이다. 분석 중에 있는 샘플 흐름 기류 (sample flow stream) 의 작동 액체에의 노출은 가스 흐름에 작동 액체 증기의 형성을 위해 제공되어, 작동 액체 증기의 부분 압력이 이의 평형 증기 압력 (equilibrium vapor pressure)이 되거나 또는 이에 가깝게 (예를 들어, 20% 이내) 되는 컨디션의 결과가 된다.
"응축 부위 (condensation region)" 또는 "응축기 (condenser)" 라는 용어는 작동하는 액체 증기가 가스 흐름에서 입자에 응축하는 부위 또는 부품이다. 응축하는 부위에서 응축은 가스 흐름에 존재하는 작동 유체 증기가 포화된 컨디션을 또는 비슷하게 포화된 컨디션을 가짐으로 달성되고 및, 선택적으로 작동하는 액체 증기를 가진 가스 흐름의 온도를 낮추어 달성된다.
"작동하는 액체 (working liquid)" 및 "작동하는 유체 (working fluid)"는 서로 교환적으로 사용되고 및 응축 및/또는 입자의 확대 (enlargement)를 달성하기 위하여 사용된 증기를 제공하는 액체, 용액 또는 혼합물을 의미한다. 어떤 실시 예에서, 작동하는 액체는 포화기 부위 또는 포화기에 제공되고 및 예를 들어, 포화기 부위 또는 포화기와의 유체 연통에서 제공되는 응축기에서, 응축을 달성하기 위하여 작동하는 액체 증기의 소스를 제공한다. 어떤 실시 예에서, 작동하는 액체는 순수하고, 정제되고 및/또는 실질적으로 순수하다. 어떤 실시 예에서, 작동하는 액체는 액체, 액체의 혼합물 또는 용액이다.
"대용량 작동하는 액체 (bulk working liquid)" 는 작동하는 액체의 작동하는 액체 표면 아래에 위치하여 있는 작동하는 액체의 부피를 의미한다. 이 용어는, 전형적인 한 유리잔의 마시는 물과 같은, 예시로서 가장 잘 보여줄 수 있다: 유리잔은 마시는 물을 담고 있고, 물은 공기 중에 노출된 표면을 가지고 있고, 및 표면 아래는 대용량 액체의 연속적인 부피이다. 같은 개념이 포화기 표면에 위치한 작동하는 액체로 번역될 수 있다: 포화기 표면은 작동하는 액체를 담고 있고, 작동하는 액체 표면은 장치 또는 포화기 부위 내에 대기/환경에 노출되고, 및 작동하는 액체 표면 아래는 대용량 작동하는 액체의 연속적인 부피이다.
"작동하는 액체의 풀 (pool of working liquid)" 또는 "작동하는 액체의 저장고 (reservoir of working liquid) "라는 용어는 동의어로 사용되고 및 작동하는 액체 표면 및 대용량 작동하는 액체를 포함하는 작동하는 액체의 부피를 의미하고, 이 부피는(1) 포화기 표면에서 이동 또는 흐르지 않고, (2) 포화기 표면에 원형 방향으로 이동 또는 흐르거나, 또는 (3) 정해진 방향, 예를 들어, 재순환하는 액체 흐름 방향으로 이동 또는 흐르고, 또는 (4) 포화기 표면에서 정의되지 않은 방향으로 이동 또는 흐른다. 예시로서, 작동하는 액체 한 그릇을 고려해 보라, 장치가 운영되는 동안에는 이동 또는 흐르지 않고, 원형 방향으로 (교반으로 인하거나 또는 샘플 흐름을 흐르게 하거나 또는 힘을 적용한 결과로서) 이동 또는 흐르고, 또는 정의되지 않은 방향에서 이동 또는 흐른다 (교반으로 인하거나 또는 샘플 흐름을 흐르게 하거나 또는 힘을 적용한 결과로서). 어떤 실시 예에서, 작동하는 액체의 풀은 작동하는 액체의 필름 또는 얇은 필름이 아니고, 필름 또는 얇은 필름보다 좀 더 큰 부피를 오히려 가져, 대용량의 작동하는 액체가 존재하도록 한다. 어떤 실시 예에서, 작동하는 액체의 풀은, 예를 들어, 작동하는 액체의 여과, 세척, 불순물 추출 등에 의한 것과 같은, 작동하는 액체에 어떤 처치를 제공하는 하는 방식으로, 재순환된다.
"작동하는 액체의 흐름 (stream of working liquid)" 은 포화기 표면 (또는 플레이트)의 한 부분으로부터 포화기 표면 (또는 플레이트) 의 다른 부위로, 원형 방식이 아닌, 방향성이 있는 방식으로 흐르는 것을 의미한다. 작동하는 액체의 흐름은 전형적으로 작동하는 액체의 필름 또는 얇은 필름으로서 존재하며 및 전형적으로 대용량 작동하는 액체를 포함하지 않는다. 한 예시로서, 작동하는 액체 소스를 표면의 한 끝에 가지고 있고 및 작동하는 액체가, 포화기 표면에서 기울이기에 의한 중력으로 또는 힘의 적용에 의해, 포화기 표면을 지나 작동하는 액체 출구, 작동하는 액체 풀로 흐르는 포화기 표면을, 또는 아무것도 아니 것을 (예를 들어, 작동하는 액체의 흐름이 흐르는 동안 증발하고 및 그러므로, 출구 또는 풀에 침전되지 않는 것) 고려해보라.
주어진 방법, 방법 단계, 장치, 또는 장치 부품이 "작동하는 액체 증기의 생성을 촉진하기 위하여 설정된 하나 또는 그 이상의 다공성 구조가 실질적으로 없다라고 할 때 (substantially free of one or more porous structures configured to facilitate generation of the working liquid vapor) " 그러한 구절은 하나 또는 그 이상의 다공성 구조가 ((예를 들어, 심지 (wicks)), (1) 방법, 방법 단계, 장치, 또는 장치 부품에 존재하지 않고, (2) 방법, 방법 단계, 장치, 또는 장치 부품에 존재하나, 작동하는 액체와 접촉하지 않고 (그래서 작동하는 액체 증기 생성의 촉진이 가능하지 않고), (3) 방법, 방법 단계, 장치, 또는 장치 부품에 존재하고, 및 작동하는 액체와 접촉하나, 그러나 포화기 부위에서 샘플 흐름과 혼합하기 위하여 적어도 30%의 작동하는 액체 증기를 생성하기 위한 충분한 양으로 존재하지 않고, 또는 (4) 이들 어느 것의 조합임을 의미한다.
"제공하는 (providing)" 은 조성물, 재료, 장치, 또는 존재하는 이의 부품을 가진 단계를 의미한다. 한 실시 예에서, "제공하는"은, 예를 들어, 샘플 흐름에서 입자의 샘플링, 검출, 분석, 및/또는 계수를 위하여 시스템 또는 존재하는 이의 부품을 가지는 것을 의미한다. 어떤 실시 예에서, 예를 들어, 여기서 유체 작동기 ((예를 들어, 펌프, 집 진공 라인 (house vacuum line), 불로어 (blower), 등)) 가 샘플 흐름을 CNC 시스템에 도입되게 하는 것과 같이, 샘플 흐름은 CNC 시스템에 제공된다,
"지향하는 (directing)" 은 샘플, 유체 흐름 또는 부품 또는 이들의 부산물과 같은 어떤 것을 한 장소 또는 부위에서 다른 장소 또는 부위로, 수송, 전달, 또는 달리 이동하는 것을 의미한다. 어떤 실시 예에서, 예를 들어, 지향하는 은 샘플, 유체 흐름 또는 부품 또는 이들의 부산물과 같은 것을 첫 번째 부위에서 두 번째 부위로 또는 첫 번째 장치 부품에서 두 번째 장치 부품으로 유체학적으로 수송하는 것을 의미한다. 어떤 실시 예에서, 예를 들어, 지향하는 (directing)은 서로 유체 연통에 있는 샘플, 유체 흐름 또는 이의 부품 또는 부산물을 한 장치 부위 또는 부품으로부터 다른 장치 부위 부품의 수송을 통해 일어날 수 있다. 어떤 실시 예에서, 예를 들어, 지향하는 은, 한 장치 부품 또는 부위로부터 다른 장치 부품 또는 부위로 흐름의 설정에 의한 것과 같이, 유체 작동을 통해 일어날 수 있다.
여기서 숫자적 값을 예를 들어, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 공개할 때, 다음의 문장이 전형적으로 그러한 숫자 값을 따른다: "앞선 각 숫자는 '약(about)', '적어도(at least)', '적어도 약 (at least about)', '이하 (less than),' 또는 '약 이하 (less than about)' 이라는 용어가 선행될 수 있으며, 및 앞선 숫자의 어느 것도 단일-점 또는 제한을 두지 않은 범위를 서술하기 위하여 단독으로 사용될 수 있고, 또는 다수의 단일-점 또는 폐쇄 범위를 서술하기 위하여 조합으로 사용될 수 있다". " 이 문장은 상기 언급된 숫자 각각은 단독으로 사용될 수 있고 (예를 들어, 4), "약(about)" (예를 들어, 약 8) 이란 단어가 앞에 붙을 수 있고, "적어도 약 (at least about)" (예를 들어, 적어도 약 2) 이라는 구절이 앞설 수 있고, "적어도(at least)" (예를 들어, 적어도 10) 라는 구절이 앞설 수도 있고, "이하 (less than)" (예를 들어, 1 이하) 라는 구절이 앞설 수도 있고, "약 이하 (less than about)" (예를 들어, 약 7 이하) 라는 구절이 앞설 수도 있고, 또는 범위 (예를 들어, 2 내지 9, 약 1 내지 4, 적어도 3, 8 내지 약 9, 8 내지 10 이하, 약 1 내지 약 10, 및 등등) 를 정의하기 위한 서두어 또는 구절 어느 것과 함께 또는 없이 어느 조합을 사용할 수 있다는 것을 의미한다. 더욱이, 범위가 "약 X 또는 이하 (about X or less)"로서 서술될 때, 이 구절은 "약 X (about X)" 및 "약X 이하 (less than about X)" 를 대신하여 조합하는 범위와 같다. 예를 들어, 약 10 또는 이하 (about 10 or less) 는 "약 10", 또는 약 10 이하 (about 10, or less than about 10)"와 같다. 그러한 서로 교환될 만한 범위의 서술이 여기서 고려된다. 다른 범위 형식이 여기에 공개될 수 있으나, 형식에서의 차이는 본질에서 차이가 있다는 것을 의미하는 것으로 해석해서는 안된다.
여기서 사용된 대로, "약 (about)" 또는 "실질적으로 (substantially)" 라는 용어는 언급된 값과 거의 같은 결과를 얻기 위하여 언급된 값으로부터 약간의 변이가 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 이 정의가 적용될 수 없는 경우 또는 적용하기에 과도하게 어려울 경우, 그때는 "약(about)" 라는 용어는 언급된 값으로부터 10% 편차, 선택적으로 5% (플러스 또는 마이너스) 또는 주어진 방향 (예를 들어, 평행, 직각 등)으로부터 10도, 선택적으로 5도 편차를 의미한다.
다음의 서술에서, 본 발명의 정확한 특성의 철저한 설명을 제공하기 위하여 장치, 장치 부품 및 본 발명의 방법의 수많은 특별한 상세한 서술이 제시된다. 그러나, 당 업계 전문가에게는 본 발명은 이러한 특정한 상세한 서술 없이 실행될 수 있는 것이 분명하다.
어떤 관점에서, 여기서 공개되는 것은 입자를 검출하고 및/또는 기르는 방법이고, 이 방법은:
작동 액체 (working liquid) 및 포화기 부위를 포함하는 장치 또는 시스템을 제공하고, 여기서 작동 액체는 샘플 흐름 (sample flow) (예를 들어, 포화기 부위에)에 노출되고 및 상호작용하는 작동 액체 표면을 가진 대용량 작동액체 (bulk working liquid), 표면 면적으로 특징지어지는 작동 액체 표면을 포함하고, 및 작동 액체는 포화기 부위에서 포화기 표면에 위치하여 있고,
작동 액체의 적어도 한 부분을 증발시켜 작동 액체 증기 (working liquid vapor), 형성하고,
입자를 포함하는 샘플 흐름을 포화기 부위에 위치한 작동 액체 증기로 지향하게 하고, 샘플 흐름 및 작동 액체 증기를 포함하는 혼합물의 결과가 되게 하고, 여기서 이 혼합물은 선택적으로 난류이고,
이 혼합물을 응축기를 통하여 수송시키고 및 거기서 이 혼합물을 냉각시키고, 여기서 적어도 작동 액체 증기의 한 부분은 샘플 흐름의 입자의 적어도 한 부분에 응축하고 및 샘플 흐름의 입자의 크기가 증가되고,
확대된 입자는, 광학적 입자 계수기와 같은, 입자 계수기로 지향하도록 하고, 및
포화기 표면에 작동 액체의 깊이, 포화기 부위에 노출된 표면 면적, 또는 포화기 표면에 작동 액체의 부피를 중 적어도 하나를 모니터링하여 포화기 부위에 노출된 표면 부위를 조절하는 것을, 포함한다.
어떤 관점에서, 여기서 공개되는 것은 입자를 검출하고 및/또는 기르는 방법이고, 이 방법은:
작동 액체 (working liquid) 및 포화기 부위를 포함하는 장치 또는 시스템을 제공하고, 여기서 작동 액체는 표면 면적에 의해 특징지어지는 포화기 부위에 노출된 작동 액체 표면을 가진 대용량 작동액체 (bulk working liquid) 를 포함하고, 및 작동 액체는 포화기 부위에서 포화기 표면에 위치하여 있고,
작동 액체의 적어도 한 부분을 증발시켜 작동 액체 증기 (working liquid vapor),를 형성하고,
입자를 포함하는 샘플 흐름을 작동 액체 증기로 및 작동액체 표면 쪽으로 지향하게 하여, 샘플 흐름 및 작동 액체 증기의 혼합물의 결과가 되게 하고, 여기서 이 혼합물은 선택적으로 난류이고, 및
이 혼합물을 응축기를 통하여 수송시키고 및 거기서 이 혼합물을 냉각시키고, 여기서 적어도 작동 액체 증기의 한 부분은 샘플 흐름의 입자의 적어도 한 부분에 응축하고 및 샘플 흐름의 입자의 크기가 증가 되고,
확대된 입자는, 광학적 입자 계수기와 같은, 입자 계수기로 지향하도록 하고, 및
선택적으로, 포화기 표면에 작동 액체의 깊이, 포화기 부위에 노출된 표면 면적, 또는 포화기 표면에 작동 액체의 부피를 중 적어도 하나를 모니터링하여 포화기 부위에 노출된 표면 부위를 조절하는 것을, 포함한다.
어떤 관점에서, 여기서 공개되는 것은 입자를 검출하고 및/또는 기르는 방법이고, 이 방법은:
작동 액체 (working liquid) 및 포화기 부위를 포함하는 장치 또는 시스템을 제공하고, 여기서 작동 액체는 언급된 포화기 부위에 노출된 작동 액체 표면을 가진 대용량 작동액체 (bulk working liquid), 표면 면적에 의해 특징지어지는 작동 액체 표면을 포함하고, 및 작동 액체는 포화기 부위에서 포화기 표면에 위치하여 있고,
작동 액체의 적어도 한 부분을 증발시켜 작동 액체 증기 (working liquid vapor),를 형성하고,
입자를 포함하는 샘플 흐름을 포화기 부위에 위치한 작동 액체 증기로 지향하게 하고, 샘플 흐름 및 작동 액체 증기를 포함하는 혼합물의 결과가 되게 하고, 여기서 이 혼합물은 선택적으로 난류이고, 및 여기서 작동 액체 증기는 작동 액체 증기를 포함하는 운반체 가스에 의해 포화기 부위로 전달되지 않고,
혼합물을 응축기를 통하여 수송시키고 및 거기서 이 혼합물을 냉각시키고, 여기서 적어도 작동 액체 증기의 한 부분은 샘플 흐름의 입자의 적어도 한 부분에 응축하고 및 샘플 흐름의 입자의 크기가 증가되고,
확대된 입자는, 광학적 입자 계수기와 같은, 입자 계수기로 지향하도록 하고, 및
선택적으로, 포화기 표면에 작동 액체의 깊이, 포화기 부위에 노출된 표면 면적, 또는 포화기 표면에 작동 액체의 부피를 중 적어도 하나를 모니터링 하여 포화기 부위에 노출된 표면 부위를 조절하는 것을, 포함한다.
어떤 관점에서, 여기서 공개되는 것은 입자를 검출하고 및/또는 기르는 방법이고, 이 방법은:
작동 액체 (working liquid) 및 포화기 부위를 포함하는 장치 또는 시스템을 제공하고, 여기서 작동 액체는 언급된 포화기 부위에 노출된 작동 액체 표면을 가진 대용량 작동액체 (bulk working liquid), 표면 면적에 의해 특징지어지는 작동 액체 표면을 포함하고, 및 작동 액체는 포화기 부위에서 포화기 표면에 위치하여 있,고
작동 액체의 적어도 한 부분을 증발시켜 작동 액체 증기 (working liquid vapor)를 형성하게 하고, 여기서 증발 단계는 작동 액체 증기 생성을 촉진하기 위하여 설정된 다공성 구조의 하나 또는 그 이상의 다양한 구조가 실질적으로 없고,
입자를 포함하는 샘플 흐름을 포화기 부위에 위치한 작동 액체 증기로 지향하게 하고, 샘플 흐름 및 작동 액체 증기를 포함하는 혼합물의 결과가 되게 하고, 여기서 이 혼합물은 선택적으로 난류이고,
이 혼합물을 응축기를 통하여 수송시키고 및 거기서 이 혼합물을 냉각시키고, 여기서 적어도 작동 액체 증기의 한 부분은 샘플 흐름의 입자의 적어도 한 부분에 응축하고 및 샘플 흐름의 입자의 크기가 증가 되고,
확대된 입자는, 광학적 입자 계수기와 같은, 입자 계수기로 지향하도록 하고, 및
선택적으로, 포화기 표면에 작동 액체의 깊이, 포화기 부위에 노출된 표면 면적, 또는 포화기 표면에 작동 액체의 부피를 중 적어도 하나를 모니터링 하여 포화기 부위에 노출된 표면 부위를 조절하는 것을, 포함한다.
어떤 관점에서, 이 방법에서 사용된 장치 또는 시스템은 여기 다른 곳에서 상세하게 서술된 것과 같은 장치 또는 시스템이고, 및 그러므로, 어떤 관점에서, 장치 또는 시스템과 관련된 그러한 공개는 여기서 동등하게 적용될 수 있다.
어떤 관점에서, 포화기 부위에 노출된 작동 액체 표면의 표면 면적을 조절하는 것은 CPC장치에 다양한 장점을 제공한다. 예를 들어, 표면 면적을 조절하는 것은 작동 액체의 증발 비율, 포화기 부위에 작동액체 증기의 포화 수준, 또는 둘 다를 조절할 수 있게 한다. 더욱이, 유체 수준 (예를 들어, 작동 액체 수준)은, 증기 형성 (예를 들어, 작동 액체 증기 형성) 을 위하여 작동 액체 (예를 들어, 작동 액체) 의 같은 또는 비슷한 사용 가능한 표면 면적, 샘플 흐름과 상호작용하는 같은 양의 증기, 및 활성적인 작동 액체에 걸쳐 같은 (또는 비슷한) 및 최소화된 열 구배 (thermal gradient) 를 유지시켜 일정한 성능이 되도록 모니터 및 조절될 수 있다. 그러한 특성은, 결과적으로, 샘플 흐름이 작동 액체 증기와의 최적 포화를 위하여 조절된 포화기 부위 내의 컨디션을 유지할 수 있게 하여, 작동 액체 증기가 응축기에 있는 입자에 신뢰할 만하게 응축 (즉, 입자 성장) 되도록 한다. 추가로, 전통적인 CPCs 와는 상대적으로 단지 작은 부피의 액체 및 작은 표면 면적의 사용은, 전반적인 유체 (저장고가 적용될 때) 의 단지 작은 부분만이 포화기 부위에 노출되고 및 가열 (가열이 적용되는 그런 관점에서) 되기 때문에, 유체의 더 작은 오염 및 더 작은 분해 제공하여, 같은 또는 개선된 성능을 가진 더 긴 유체 생명(fluid life)의 결과가 된다.
어떤 관점에서, 포화기 부위에 노출된 표면 면적 (작동 액체의)을 조절하는 것은 포화기 부위에 작동 액체의 깊이를 모니터링 하여 달성될 수 있다. 한 관점에서, 포화기 부위에 노출된 표면 면적을 조절하는 것은 포화기 부위에 노출된 표면 면적을 모니터링 하여 달성될 수 있다. 한 관점에서, 포화기 부위에 노출된 표면 면적을 조절하는 것은 포화기 표면에 작동 액체의 부피를 모니터링 하여 달성될 수 있다. 한 관점에서, 포화기 부위에 노출된 표면 면적을 조절하는 것은 깊이 및 표면 면적 둘 다를 모니터링 하여 달성될 수 있다. 한 관점에서, 포화기 부위에 노출된 표면 면적을 조절하는 것은 표면 면적 및 부피 둘 다를 모니터링하여 달성될 수 있다. 한 관점에서, 포화기 부위에 노출된 표면 면적을 조절하는 것은 깊이 및 부피 둘 다를 모니터링 하여 달성될 수 있다. 한 관점에서, 포화기 부위에 노출된 표면 면적을 조절하는 것은 깊이, 표면 면적, 및 부피 각 각을 모니터링하여 달성될 수 있다. 분명히 하기 위하여, 작동 액체 표면은 장치 내에 대기/환경에 노출된 작동 액체의 표면을 포함하나, 포화기 표면과 직접 접촉에 있는 작동 액체의 한 부분은 포함하지 않는다 (예를 들어, 작동 액체 표면은 예를 들어, 포화기 표면과 직접 접촉하고 있는 작동 액체의 풀의 바닥에 있는 작동 액체의 부분은 포함하지 않는다).
어떤 관점에서, 그러한 모니터링은, 예를 들어, 포화기 표면에 위치하여 있는 작동 액체의 그러한 특성을 모니터하게 설정된 하나 또는 그 이상의 센서를 사용하여 수행될 수 있다. 액체의 깊이, 부피 또는 표면 면적을 모니터링 하는 센서는 알려졌다. 어떤 관점에서, 만약, 작동 액체의 깊이, 표면 면적, 부피 또는 이들의 어느 조합이 사전결정된 값의 밖에 있다면, 그때는 깊이, 표면 면적, 부피 또는 이들의 어느 조합이, 사전결정된 값 수준 내로 돌아오게 하기 위하여 추가의 작동 액체가 포화기 표면에 제공된다. 그러한 공급은, 어떤 관점에서, 여기 다른 곳에서 서술된 대로, 하나 또는 그 이상의 펌프 (선택적으로 유체학적 시스템의 한 부분으로서)를 사용하여, 또는 모세관 작용 또는 중력과 같은, 다른 방법을 통해 수행될 수 있다. 그러한 센서들은 유체 오염, 유체 분해, 시스템 오리엔테이션, 남은 운영 시간, 또는 시스템의 건전성을 위한 유체 사용 비율 중 하나 또는 그 이상을 또한 모니터 할 수 있다.
어떤 관점에서, 이 방법, 장치, 또는 시스템은 하나 또는 그 이상의 진단을 포함한다. 어떤 실시 예에서, 진단은 장치에 의해 생성된 입자 검출 신호 (예를 들어, 펄스 높이, 펄스 넓이, 펄스 모양 등)의 분석 및/또는 관찰된 입자 검출 신호의 시간적인 프로파일의 분석에 의해 달성될 수 있다. 입자 검출 신호 (예를 들어, 펄스 높이, 펄스 넓이, 펄스 모양 등) 의 분석으로부터 유래된 진단을 병합하는 실시 예는, 작동 액체 성질 (작동 액체의 깊이, 부피, 표면 면적, 조성, 불순물, 건전성, 등), 시스템 흐름 성질 (예를 들어, 시스템 유량, 응축기에 잔류 시간, 및/또는 포화기 부위), 광학적 검출 성질, 및 열 관리 성질 (예를 들어, 열 제거 및 분산) 의 그러한 모니터링을 위해, 좋은 시스템 수행을 달성하고 및 유지하는데 중요한 계수들 및 설명서의 실시간 진단 정보를 제공하는데 유용한다. 예를 들어, 어떤 관점에서, 입자 계수기 신호가: (1) 경향 모니터링을 위하여 개별적인 검출 입자 경우 및 역사적 둘 다에 입자 성장 (전반적인 시스템 건전성), (2) 시스템 유량, (3) 샘플 미립자 전하 및/또는 재료, (3) 유체 오염, (4) 유체 분해, 또는 (5) 이들의 어느 조합의 하나 또는 그 이상의 전위 분석을 위하여 펄스 높이 분석기 (pulse height analyzer, PHA)로서 사용되는 필드-프로그램 가능한 게이트 어레이 (field-programmable gate array, FPGA)로 넣어진다. 어떤 관점에서, 저장고 및/또는 포화기로부터 유체 수준 센서가: (1) 유체 오염, (2)유체 분해, (3) 시스템 오리엔테이션, (4) 잔여 운영 시간, (5) 시스템의 건전성을 위한 유체 사용의 비율, 또는 (6) 이들의 어느 조합 중 적어도 하나의 전위 분석을 위해 적용된다. 어떤 관점에서, 환경적 센서가: (1) 성능을 유지하기 위한 작동적 세트 점 (set point) 에의 변화, (2) 극도의 환경인 경우 시스템 자체-방어, 또는 (3) 이들의 조합 중 적어도 하나의 전위 분석을 위한 장치 또는 방법에 병합된다.
어떤 관점에서, 이 방법은 작동 액체의 깊이, 부피, 표면 면적, 또는 이의 어느 조합을 깊이, 부피, 및/또는 표면 면적의 하나 또는 그 이상의 표적 범위와 비교하는 것을 포함하고, 및 깊이, 부피, 및/또는 표면 면적이 해당하는 표적 범위 밖에 있을 경우, 저장고로부터 추가의 작동 액체를 공급하여 (예를 들어, 하나 또는 그 이상의 펌프, 모세관 활동, 또는 중력에 의해) 깊이, 부피, 및/또는 표면 면적을 조정하는 것을 포함한다.
어떤 관점에서, 포화기 표면은 포화기 플레이트 (saturator plate)의 부품이다.
어떤 관점에서, 표면 면적의 표적 범위 (target range) 는 0.01 내지 500cm2과 같은, 어느 적절한 양이고, 선택적으로 어떤 실시 예에서는 0.03 내지 5cm2 이다. 어떤 관점에서, 이 방법은 추가로 표면 면적의 표적 범위를 유지하기 위하여 추가의 작동 액체의 공급을 포함한다. 예를 들어, 어떤 관점에서, 표면 면적 (cm2) 은 0.7cm2 ± 20%이다. 앞선 숫자들 각각은 단어 "약 (about)", "적어도 (at least)," "적어도 약 (at least about)," "이하 (less than)," 또는 "약 이하(less than about)," 이 선행될 수 있으며, 및 앞선 숫자의 어느 것도 단일 점 (single point) 또는 제한을 두지 않는 범위를 서술하기 위하여 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 다수의 단일 점 또는 폐쇄적 범위를 서술하기 위하여 조합으로 사용될 수 있다.
어떤 관점에서, 깊이의 표적 범위는 0.001 내지 100mm과 같은, 어느 적절한 양이고, 선택적으로 0.1 내지 10mm이다. 어떤 관점에서, 이 방법은 추가로 깊이의 표적 범위를 유지하기 위하여 추가의 작동 액체의 공급을 포함한다. 예를 들어, 어떤 관점에서, 깊이 (mm)는 5mm ± 20%이다. 앞선 숫자들 각각은 단어 "약 (about)", "적어도 (at least)," "적어도 약 (at least about)," "이하 (less than)," 또는 "약 이하(less than about)" 이 선행될 수 있으며, 및 앞선 숫자의 어느 것도 단일 점 (single point) 또는 제한을 두지 않는 범위를 서술하기 위하여 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 다수의 단일 점 또는 폐쇄적 범위를 서술하기 위하여 조합으로 사용될 수 있다.
어떤 관점에서, 부피의 표적 범위는, 0.001 내지 5000mL, 선택적으로 0.01 내지 100mL, 및 선택적으로 0.1 내지 10mL과 같은, 어느 적절한 양이다. 어떤 관점에서, 이 방법은 추가로 부피의 표적 범위를 유지하기 위하여 추가의 작동 액체의 공급을 포함한다. 예를 들어, 어떤 관점에서, 부피는 (mL)는 0.4 mL ± 20%이다. 앞선 숫자들 각각은 단어 "약 (about)", "적어도 (at least)", "적어도 약 (at least about)", "이하 (less than)", 또는 "약 이하(less than about)" 이 선행될 수 있으며, 및 앞선 숫자의 어느 것도 단일 점 (single point) 또는 제한을 두지 않는 범위를 서술하기 위하여 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 다수의 단일 점 또는 폐쇄적 범위를 서술하기 위하여 조합으로 사용될 수 있다.
어떤 관점에서, 샘플 흐름은 진공, 진공 펌프, 또는 집 진공 (house vacuum) 에 의한 방법 동안에 장치 또는 시스템을 통과한다. 어떤 관점에서, 샘플 흐름은, 예를 들어, 펌프 또는 팬 (fan)을 사용하여 양성 압력에 의한 방법으로 장치 또는 시스템을 통과한다.
어떤 관점에서, 이 방법은 응축되기 전에 어느 적절한 입자 크기를 가지고 있고 및 응축기에서 크기가 증가하는 입자가 적용될 수 있다. 예를 들어, 응축기에서 자라기 전에, 입자 크기는 1nm에서 15마이크론 (micron)의 범위일 수 있다. 이 방법은, 그러나, 서브-100nm 범위에서(응축기에서 자라기 전에), 예를 들어, 75nm 미만, 50nm 미만, 25nm 미만, 15nm 미만, 10nm 미만, 9nm 미만, 8nm 미만, 7nm 미만, 6nm 미만, 5nm 미만, 4nm 미만, 3nm 미만, 또는 2nm 미만의 범위에서 입자를 검출 및/또는 계수하는데 특별히 유용하다. 예를 들어, 입자는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 또는 25 의 크기 (nm) (응축기에서 자라기 전)를 가질 수 있다. 앞선 숫자 각각은 단어 "약 (about)", "적어도 (at least)", "적어도 약 (at least about)", "이하 (less than)", 또는 "약 이하(less than about)" 가 선행될 수 있으며, 및 앞선 숫자의 어느 것도 단일 점 (single point) 또는 제한을 두지 않는 범위를 서술하기 위하여 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 다수의 단일 점 또는 폐쇄적 범위를 서술하기 위하여 조합으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 어떤 관점에서, 입자 크기는, 응축기에서 자라기 전에, 3nm 내지 9nm, 10nm 이하, 또는 2nm 내지 7nm이다.
어떤 관점에서, 샘플 흐름은 어느 적절한 구성성분을 포함한다. 예를 들어, 샘플 흐름은 전형적으로 입자를 포함한다, 그러나 어떤 관점에서 샘플 흐름은 입자가 없거나, 또는 실질적으로 없고 (예를 들어, 표준 청정실 입자 검출 기술에서 검출될 수 없는), 특히 샘플 흐름이 이상적인, 오염되지 않은 컨디션 하에서 작동하는 청정실 환경으로부터 유래했을 그러한 때에는 대기/청정실 환경의 환경은 입자가 없고 또는 실질적으로 없다. 어떤 관점에서, 샘플 흐름은 담체 유체 (carrier fluid) 또는 샘플 배지, 예를 들어, 공기, 공정 가스 (process gas), 질소, 알곤 (argon), 이산화탄소 (carbon dioxide), 일산화탄소(carbon monoxide), 산소, 또는 이들의 어느 조합을 포함한다. 어떤 관점에서, 샘플 흐름은, 청정실 내부 (inside a clean room) 또는 제조 시설 (manufacturing facility) (예를 들어, 반도체 또는 약품 제조 시설) 에 있는 공기와 같은, 샘플 될 환경에 존재하는 공기를 포함한다. 어떤 관점에서, 샘플 흐름은 샘플 될 환경으로부터의 공기 (및 거기에 함유된 어느 입자)로 구성된다. 어떤 관점에서, 환경에 있는 공기는, 여기서 공개된 입자를 검출 및/또는 성장하게 하는 방법 이전에 또는 하는 중에, 또는 그러한 혼합물을 여기서 공개된 장치 또는 시스템에 주기 전 또는 주는 동안에 추가의 공기, 공정 가스 (process gas), 질소, 알곤 (argon), 이산화탄소 (carbon dioxide), 일산화탄소(carbon monoxide), 산소, 또는 이들의 어느 조합과 같은, 담체 유체와 혼합되고, 및 그러한 경우에는 샘플 흐름은 담체 유체와 조합으로 샘플 될 환경으로부터의 공기를 포함한다. 어떤 관점에서, 샘플 흐름은 담체 유체를 함유하지 않으며, 및 그러한 샘플 흐름은 샘플될 환경에 존재하는 공기 (및 어느 혼입된) 로 구성된다.
어떤 관점에서, 포화기 부위는 작동 액체 증기를 함유한다, 한 관점에서, 포화기 부위는 작동 액체 증기로 포화 되거나, 또는 실질적으로 포화 된다. 어떤 관점에서, 포화기 부위는 작동 액체 증기로 초 포화 (super saturated) 된다.
어떤 관점에서, 포화기 표면은 포화기 부위에 위치한다. 어떤 관점에서, 포화기 표면은 포화기 부위에 위치하지 않는다. 어떤 관점에서, 포화기 표면은 포화기 부위에 위치하지 않고, 및 작동 액체 (포화기 표면 위에 위치한) 로부터 증발하는 작동 액체 증기는 포화기 부위와 유체 연통 (fluid communication) 에 있다.
어떤 관점에서, 작동 액체는 포화기 표면 위에 위치하여 있다. 어떤 관점에서, 포화기 표면은 작동 액체를 지지하거나 또는 함유하도록 설정된 모양을 포함한다. 어떤 관점에서, 이 모양은 예를 들어, 볼 (bowl), 컵(cup), 또는 플레이트와 같은 오목한 모양 (concave shape) 이다. 어떤 관점에서, 이 모양은 "V," "U," "W, 또는 다른 트랜치-유사 (trench-like) 모양이다. 어떤 관점에서, 이 모양은, 특히 작동 액체의 한 흐름을 사용하는 관점에서 평편(flat), 오목 (concave), 볼록(convex), 또는 원추형(conical) 이다.
어떤 관점에서, 이 방법은 작동 액체의 적어도 한 부분을 증발시켜 작동 액체 증기를 형성하는 것을 포함한다. 어떤 관점에서, 작동 액체를 증발시켜 작동액체 증기 형성을 촉진하기 위하여, 이 방법은, 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 가열 요소를 통해 작동 액체의 온도를 증가시키는 것을 포함한다. 어떤 관점에서, 작동 액체의 온도는 작동 액체의 비등점에 상대적인 온도로, 예를 들어, 작동 온도의 비등점의 100 °C 이내, 90 °C 이내, 80 °C 이내, 70 °C 이내, 60 °C 이내, 50 °C 이내, 40 °C 이내, 30 °C 이내, 20 °C 이내, 또는 10 °C 이내로 증가시킨다. 어떤 관점에서, 작동 액체의 온도는 작동액체의 비등점까지 증가시킨다. 어떤 관점에서, 이 방법은 온도를 증가시키는 것을 포함하지 않는다. 어떤 관점에서, 작동 액체 증기는 (1) 작동 액체의 표면 면적이 포화기 부위에 노출되고, (2) 샘플 흐름의 유량이 장치를 통해 흐르고, (3) 샘플 흐름이 작동 액체 표면에, 그 방향으로, 또는 그와 반대로 지향하는지 여부, (4) 작동 액체의 온도, 또는 (5) 이들의 어느 조합의 결과로서 증발한다. 어떤 관점에서, 포화기 표면에 위치한 작동 액체는 가열되나 (여기서 서술된 하나 또는 그 이상의 온도로), 그러나 포화기 표면과 유체 연통를 하고 있는 저장고에 보관되어 있는 작동 액체는 가열되지 않는다 (여기서 서술된 하나 또는 그 이상의 온도로). 어떤 관점에서, 포화기 표면에 위치한 작동 액체 및 포화기 표면과 유체 연통를 하고 있는 저장고에 보관되어 있는 작동 액체 둘 다 가열된다.
어떤 관점에서, 작동 액체는 작동 액체의 풀 (pool) 또는 작동 액체의 흐름 (stream) 을 포함한다. 어떤 관점에서, 작동 액체는 작동 액체의 풀 (pool) 및 작동 액체의 흐름 (stream)을 포함한다, 예를 들어, 작동 액체의 흐름이 포화기 표면 및 다른 표면을 가로 질로 흐르고 및 작동 액체 풀로 흐를 때, 또는 작동 액체의 흐름이 풀로부터 흐르고 및 포화기 표면 및 다른 표면으로 가로질러 흐를 때. 어떤 관점에서, 표면의 한쪽 끝에 작동 액체 소스 및 작동 액체를 가진 포화기 표면은, 포화기 표면에 기울기에 의한 중력을 통하거나 또는 힘을 적용하여, 포화기 표면을 가로질러 작동 액체 출구, 작동 액체 풀로 흐르거나, 또는 아무 쪽에도 흐르지 않는다 (예를 들어, 작동 액체의 흐름은 이들이 흐르면서 증발하고 및 그러므로 출구 또는 풀에 침전되지 않는다).
어떤 관점에서, 이 방법은 샘플 흐름 (선택적으로 입자를 포함한다)을 포화기 부위에 위치하여 있는 작동 액체 증기를 향하여, 반대로 및/또는 작동액체 증기로 지향하게 하는 것을 포함하여, 샘플 흐름과 작동 액체 증기를 포함하는 혼합물의 결과가 되게 한다. 어떤 관점에서, 결과의 혼합물은 난류 (turbulent flow)에 있다. 어떤 관점에서, 방향을 지시하는 단계는 샘플 흐름이 작동 액체 증기 내로 및/또는 작동 액체 표면에는 반대로 지나가게 하는 원인이 된다. 어떤 관점에서, 방향을 지시하는 단계는 작동 액체 표면 밑에 있는 대용량 작동 액체에서 샘플 흐름의 거품(bubble) 형성의 원인이 됨이 없이 샘플 흐름이 작동 액체 증기 내로 및/또는 작동 액체 표면에는 반대로 지나가게 하는 원인이 된다. 어떤 관점에서, 샘플 흐름은 작동 액체에 영향을 주지 않는다. 어떤 관점에서, 방향을 지시하는 단계는 샘플 흐름이 작동 액체 증기 내로 및/또는 작동 액체와는 반대로 지나가게 하고 그러는 동안 작동 액체 표면 밑에 있는 대용량 작동 액체에서 샘플 흐름의 거품 (bubble) 형성의 원인이 되게 한다. 어떤 관점에서, 샘플 흐름은 작동 액체에 영향을 준다.
어떤 관점에서, 혼합물은 샘플 흐름 (선택적으로 입자를 함유하는) 및 작동 액체 증기를 포함하고, 구성되고, 또는 실제로 구성된다. 어떤 관점에서, 혼합물은 샘플 흐름 (선택적으로 입자를 함유하는) 및 작동 액체 증기로 구성된다. 여기 다른 곳에서 쓰인 대로, 샘플 흐름은, 어떤 관점에서, 샘플 될 환경의 공기를 포함한다 (담체 유체 있이 또는 없이 및 혼입된 입자 있이 또는 없이).
어떤 관점에서, 작동 액체 증기는 작동 액체 표면과 접촉하고 있다. 어떤 관점에서, 작동 액체 증기는 작동 액체 표면과 접촉하고 있고, 및 작동 액체는 포화기 부위에 포화기 표면에 위치하여 있다. 어떤 관점에서, 작동 액체 증기는 작동 액체 표면과 접촉하지 않고 있다. 어떤 관점에서, 작동 액체 증기는 작동 액체 표면과 접촉하지 않고 있으며, 및 작동 액체 증기는 포화기 부위에 위치하여 있고, 작동 액체는 포화기 부위가 아닌 장치의 면적에 있는 포화기 표면에 위치하여 있으며, 및 포화기 부위에 있는 작동 액체 증기는 작동 액체 표면과 유체 연통에 있다.
어떤 관점에서, 증발하는 단계는, 작동 액체 증기의 생성을 촉진하기 위하여 설정된 다공성 구조 하나 또는 그 이상이 실질적으로 없거나, 또는 사용하지 않는다. 어떤 관점에서, 증발하는 단계는 작동 액체 증기의 생성을 촉진하기 위하여 설정된 다공성 구조 하나 또는 그 이상을 사용하지 않는다. 어떤 관점에서, 장치 또는 시스템의 흐름 경로는 작동 액체 증기의 생성을 촉진하기 위하여 설정된 다공성 구조 하나 또는 그 이상이 실질적으로 없거나, 또는 함유하지 않는다. 어떤 관점에서, 장치 또는 시스템은 작동 액체와 접촉하고 있는 하나 또는 그 이상의 다공성 구조를 함유하지 않는다. 전통적인 CPCs 는 전형적으로 작동 액체 증기의 생성을 촉진하기 위하여 하나 또는 그 이상의 다공성 구조를 사용하고, 및 전형적으로 그러한 다공성 구조 하나 또는 그 이상이 없이는, 응축기에서 입자가 신뢰할 만하게 성장하도록 샘플 흐름이 충분히 포화되기에는 불충분한 양의 작동 액체 증기가 생산된다. 그러나, 어떤 관점에서, 여기서 공개된 이 방법 및 장치는 하나 또는 그 이상의 다공성 구조의 사용 없이, 또는 실질적으로 사용 없이, 신뢰할 만 검출을 위하여 입자에 응축하고 및 성장하게 하기에 충분한 작동 액체 증기를 생산할 수 있다. 어떤 관점에서, (1) 허위 계수 (false counts) 를 야기하는 흘리기(shedding)를 방지하고, (2) 다공성 배지와의 상호작용이 없기 때문에 입자 손실이 덜하고, (3) 다공성 배지를 통한 흐름의 제한이 없기 때문에 더 높은 유량, (4) 심지의 가열은 심지의 분해를 초래할 수 있고 및 이어서 작동 액체를 오염시킬 수 있고 및 이의 어느 조합: 중 적어도 하나를 포함하는, 하나 또는 그 이상의 이유로 심지 구조를 사용하지 않는 것 (not employed)이 유리하다. 어떤 경우에도, 어떤 관점에서, 작동 액체 증기의 생성을 촉진하기 위하여 하나 또는 그 이상의 다공성 구조는 여기서 공개된 방법 및 장치에서는 사용되지 않는다.
어떤 관점에서, 작동 액체 증기는 작동 액체 증기를 포함하는 담체 가스 (carrier gas)에 의해 포화기 부위로 전달되지 않는다. 어떤 관점에서, 작동 액체 증기는 작동 액체 증기를 포함하는 담체 가스 (carrier gas)에 의해 포화기 부위로 전달된다. 전통적인 CPCs는 전형적으로 샘플 흐름과 접촉이 있는 작동 액체 증기를 포함하는 담체 가스를 사용한다. 그러나, 어떤 관점에서, 여기서 공개된 방법, 장치 및 시스템은 작동 액체 증기의 생산을 위하여 포화기 표면에 작동 액체를 사용하며, 및 그러므로, 어떤 관점에서 샘플 흐름과의 혼합을 위하여 작동 액체 증기를 포화기 부위에 전달하기 위한 담체 유체를 요구하지 않는다. 어떤 관점에서, 그러나, 작동 액체 증기를 포화기 부위에 전달하기 위하여 여기서 공개된 방법, 장치, 또는 시스템에서 담체 유체가 사용될 수 있다.
어떤 관점에서, 샘플 흐름은 장치를 통해 어느 적절한 유량로 전파된다. 어떤 관점에서, 샘플 흐름은 장치를 통해 적어도 0.1 L/분의 유량로 전파된다. 어떤 관점에서, 샘플 흐름은 장치를 통해 100 L/분 미만 또는 동등한 유량로 전파된다. 어떤 관점에서, 샘플 흐름은 장치를 통해 0.1 L/분 내지 100 L/분의 범위에 걸쳐 선택된 유량로 전파된다. 어떤 관점에서, 샘플 흐름은 장치를 통해 유량 (L/분) 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.8, 1, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8, 2, 2.2, 2.4, 2.6, 2.8, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5, 10, 10.5, 11, 11.5, 12, 12.5, 13, 13.5, 14, 14.5, 15, 15.5, 16, 17, 18, 19, 또는 20으로 전파된다. 앞선 숫자 각각은 단어 "약 (about)", "적어도 (at least)", "적어도 약 (at least about)", "이하 (less than)" , 또는 "약 이하(less than about)" 가 선행될 수 있으며, 및 앞선 숫자의 어느 것도 단일 점 (single point) 또는 제한을 두지 않는 범위 (open-ended range)를 서술하기 위하여 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 다수의 단일 점 또는 폐쇄적 범위 (close-ended rang)를 서술하기 위하여 조합으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 어떤 관점에서, 유량 (L/분)은 0.1 내지 15, 적어도 0, 8 내지 16, 또는 적어도 5 이다.
어떤 관점에서, 작동 액체는 폴리에틸렌 글라이콜(propylene glycol), 물, 이소부탄올(isobutanol), n-부탄올(n-butanol), sec-부탄올(sec-butanol), tert-부탄올(tert-butanol), 이소프로판올(isopropanol), 1-프로판올(1-propanol), 디메틸 프탈레이트(dimethyl phthalate), 디옥틸프탈레이트(dioctyl phthalate), 디메틸설폭사이드(dimethylsulphoxide), 또는 이들의 어느 조합을 포함한다. 어느 관점에서, 작동 액체는 프로필렌 글라이콜(propylene glycol) 을 포함하고, 프로필렌 글라이콜로 구성되고, 또는 필수적으로 구성된다. 어느 관점에서, 작동 액체는 프로필렌 글라이콜(propylene glycol) 을 포함하고 및 적어도 다른 하나의 작동 액체, 예를 들어, 물 또는 이소프로판올 (isopropanol)을 포함한다.
어떤 관점에서, 작동 액체는 어느 적절한 점성 (viscosity) 을 가진다. 어느 실시 예에서, 예를 들어, 27 °C 에서 동점성 (dynamic viscosity) (Nㆍs/m2)은 0.0001 내지 1.0 Ns/m2이고 및 선택적으로 0.0005 내지 0.001 Ns/m2이다. 앞선 숫자 각 각은 단어 "약 (about)", "적어도 (at least)", "적어도 약 (at least about)" ,"이하 (less than, "또는 "약 이하(less than about)" 가 선행될 수 있으며, 및 앞선 숫자의 어느 것도 단일 점 (single point) 또는 제한을 두지 않는 범위 (open-ended range)를 서술하기 위하여 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 다수의 단일 점 또는 폐쇄적 범위 (close-ended range) 를 서술하기 위하여 조합으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 어떤 관점에서, 27 °C 에서 동점성(Nㆍs/m2)은 0.001 Ns/m2 ± 20%이다.
어떤 관점에서, 작동 액체는 어느 적절한 비등점 (boiling point).을 가진다. 어느 관점에서, 비등점 (°C) 은 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 175, 180, 185, 190, 195, 200, 205, 210, 220, 또는 230이다. 앞선 숫자 각각은 단어 "약 (about)", "적어도 (at least)," ,"적어도 약 (at least about)" ,"이하 (less than)" 또는 "약 이하(less than about)," 가 선행될 수 있으며, 및 앞선 숫자의 어느 것도 단일 점 (single point) 또는 제한을 두지 않는 범위 (open-ended range) 를 서술하기 위하여 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 다수의 단일 점 또는 폐쇄적 범위 (close-ended range) 를 서술하기 위하여 조합으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 어떤 관점에서, 비등점 (°C) 은 180 내지 190, 185, 140 내지 200, 또는 적어도 175이다.
어떤 관점에서, 작동 액체는 어느 적절한 비중 (specific gravity)을 가진다 (4 °C 물에 상대적으로 계산된다). 어떤 관점에서 비중은 0.8 내지 2.0 g/mL이다. 앞선 숫자 각각은 단어 "약 (about)", "적어도 (at least)" , "적어도 약 (at least about)" , "이하 (less than)" 또는 "약 이하(less than about)" 가 선행될 수 있으며, 및 앞선 숫자의 어느 것도 단일 점 (single point) 또는 제한을 두지 않는 범위 (open-ended range)를 서술하기 위하여 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 다수의 단일 점 또는 폐쇄적 범위 (close-ended range) 를 서술하기 위하여 조합으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 어떤 관점에서, 비중은 1.035 내지 1.04, 1.037, 1.02 내지 1.05, 또는 1.09 내지 1.2이다.
어떤 관점에서, 작동 액체는 동점성 (dynamic viscosity), 비등점 (boiling point), 및 비중 (specific gravity)의 어느 조합을 가진다. 예를 들어, 어떤 관점에서, 작동 액체는 동점성 0.0001 내지 1.0 Ns/m2, 비등점 80 °C 내지 230 °C, 비중 0.8 내지 2.0 g/mL, 또는 이들 어느 조합을 가진다. 어떤 관점에서, 작동 액체는 동점성 0.0001 내지 1.0 Ns/m2 및 비등점 80 °C 내지 230 °C를 가진다. 동점성 (dynamic viscosity), 비등점 (boiling point), 및 비중(specific gravity)의 두 개 또는 그 이상의 어느 조합이 여기에 공개된 어느 값으로부터 만들어질 수 있다.
어떤 관점에서, 샘플 흐름은 방향제시 하는 단계 (directing step) 전 및 수송 단계 (transporting step) 동안에 상당한 층류 (laminar flow)를 가진다. 어떤 관점에서, 샘플 흐름은 방향제시 하는 단계 (directing step) 전 및 수송단계 (transporting step) 동안에 층류 (laminar flow)을 가진다. 어떤 관점에서, 샘플 흐름은 포화기 부위에 들어가기 전에, 층류, 또는 상당한 층류를 가진다. 어떤 관점에서, 포화기 부위에 들어갈 때 샘플 흐름은 층류로부터 난류 (turbulent flow) 로 전환되고 및 작동 액체 증기와 혼합된다. 어떤 관점에서, 샘플 흐름과 작동 액체 증기의 혼합물의 난류는 응축기로 들어갈 때 층류로 전환한다. 어떤 관점에서, 샘플 흐름은 포화기 부위로 들어가기 전에 난류, 또는 상당한 난류를 가지고, 및 포화기 부위에서 작동 액체 증기와 혼합을 위하여 난류를 계속 가진다. 어떤 관점에서, 난류에 있는 샘플 흐름과 작동 액체 증기의 혼합물은 응축기로 들어갈 때 층류로 전환된다.
어떤 관점에서, 응축기는 어느 적절한 기하학적 구조를 포함한다. 어떤 관점에서, 응축기는 튜브-속-튜브 (tube-in-tube) 모양을 포함한다. 어떤 관점에서, 응축기는 장치의 수직축에 따라 위치하여 있는 내부 벽을 포함하고 및 중앙 통로를 정의하고, 및 수직축을 따라 위치하여 있고 내부 벽을 둘러싼 외부 벽을 포함하고, 여기서 내부 벽과 외부 벽 사이에 원주형의 통로가 형성된다. 어떤 관점에서, 내부 벽과 외부 벽은 장치 또는 시스템의 수직축 주위에 원형(circular), 삼각형(triangular), 정방형(square), 오각형(pentagonal), 육각형(hexagonal), 다각형(polygonal), 또는 이의 어느 조합의 모양을 가진다. 어떤 관점에서, 샘플 흐름은 중앙 통로를 통해 포화기 부위로 흐르고, 및 샘플 흐름과 작동 액체 증기의 혼합물은 냉각되면서 원주형 통로를 통해 흐르고 및 입자 성장이 일어난다. 어떤 관점에서, 적어도 원주형 통로에 노출되어 있는 외부 물의 한 부분이 활발하게 냉각되거나, 또는 적어도 원주형 통로에 노출되어 있는 내부 물 또는 외부 물의 적어도 한 부분이 활발하게 냉각되거나, 또는 둘 다 냉각된다. 어떤 관점에서, 적어도 원주형 통로에 노출되어 있는 내부 벽 또는 외부 벽의 적어도 한 부분은 열 절연인 재료를 포함한다(예를 들어, 열적으로 비-전도성).
어떤 관점에서, 응축기는 장치의 수직축에 따라 위치하여 있는 내부 벽을 포함하고 및 중앙 통로를 정의하고, 및 수직축을 따라 위치하여 있고 내부 벽을 둘러싼 외부 벽을 포함하고, 여기서 원주형의 통로가 내부 벽과 외부 벽 사이에 원주형의 통로가 형성되고,
적어도 원주형 통로에 노출되어 있는 내부 벽의 적어도 한 부분은 첫 번째 재료를 포함하고,
적어도 원주형 통로에 노출되어 있는 외부 벽의 적어도 한 부분은 두 번째 재료를 포함하고,
첫 번째 재료는 두 번째 재료보다 열 전도성이 더 낮고, 및
이 방법은 추가로 원주형 통로에 노출되어 있는 외부 벽의 적어도 한 부분의 냉각 및 샘플 흐름을 중앙 통로를 통하여 방향 조절 단계로 흐르게 하는 것을 포함하고,
여기서 수송은 원주형 통로에서 수행되고, 및 흐름은, 반대 방향이지만, 수송과 평행하게 흐른다.
어떤 관점에서, 원주형 통로에 노출되어 있는 내부 벽 또는 외부 벽의 적어도 하나의 적어도 한 부분은 열 단열재(예를 들어, 열적으로 비-전도성)로 구성되어 있다.
적절한 첫 번째 재료에는 폴리카보네이트 (polycarbonate) 또는 다른 열적으로 절연되는 폴리머(polymer)와 같은 열적으로 절연적인 재료를 포함한다. 적절한 두 번째 재료에는 알루미늄(aluminum) 또는 다른 열적으로 전도하는 금속과 같은 전도 물질을 포함한다.
어떤 관점에서, 하나는 적극적으로 조절되는, 첫 번째 및 두 번째 재료들의 사용, 및 흐름 경로 및 응축기 기하학적 구조는 흐름 구배와 일치하는 열 구배 및 그러므로 응축기의 횡단면을 거쳐 입자 구배가 생산된다. 어떤 관점에서, 이는 응축기가 물리적으로 더 작은 크기에서 좀 더 효율적이 되도록 한다.
어떤 관점에서, 작동 액체는 포화기 표면에 얇은 필름으로서 존재한다. 어떤 관점에서, 작동 액체는 작동 액체의 흐름이다. 어떤 관점에서, 작동 액체는 정전기적인 얇은 필름이다 (예를 들어, 저장고로부터 증발하는 및/또는 충전되는 어느 작동 액체와는 다른 정전기적).
어떤 관점에서, 이 방법은 추가로 입자 계수기 또는 광학적 입자 계수기를 사용하여 확대된 입자를 검출하는 것을 포함한다. 여기 다른 곳에서 서술된 대로, 어떤 관점에서, 확대된 입자는 작동 액체 증기가 샘플 흐름에 있는 입자에 응축되어 응축기에서 형성된다. 어떤 관점에서, 입자 계수기는 광학적 입자 계수기이다. 어떤 관점에서, 광학적 입자 계수기는 어느 알려진 광학적 입자 계수기가 될 수 있다. 어떤 관점에서, 검출하는 단계는 산란(scattering), 소멸(extinction), 간섭계(interferometry), 방출(emission), 또는 이들의 어느 조합 중 적어도 하나를 사용하여 수행된다. 어떤 관점에서, 방출은 형광이다. 어떤 관점에서, 검출하는 단계는 산란 및 방출의 조합을 사용하여 수행된다. 어떤 관점에서, 검출하는 단계는 산란 및 간섭계를 사용하여 수행된다. 어떤 관점에서, 검출하는 단계는 가우시안 빔 (Gaussian beam)을 적용한다. 어떤 관점에서, 검출하는 단계는 구조된 빔 (structured beam)을 적용한다. 어떤 관점에서, 검출하는 단계는 가우시안 빔 (Gaussian beam) 및 구조 빔 (structure beam) 의 조합을 사용한다. 어떤 관점에서, 구조된 빔 (structured beam)은 어두운 빔 (dark beam) ((예를 들어, 그렇지 않으면 전형적으로 가우시안 외피 (Gaussian envelope) 를 가진 빔 프로파일의 중앙에 점 또는 검은 선 특이성을 포함하는 빔)) 이다.
어떤 관점에서, 이 방법은 응축 핵입자 계수기에서 검출을 위하여 입자의 크기를 증가시킨다. 예를 들어, 어떤 관점에서, 작동 액체 증기는 작동 액체 증기 및 샘플 흐름의 혼합물이 응축기(예를 들어, 포화기 부위 보다 더 냉각된 온도에서 작동한다) 를 통해 지나갈 때 샘플에 있는 입자에 응축된다.
어떤 관점에서, 여기서 공개되는 것은 입자를 검출하는 및/또는 성장하게 하는 장치 또는 시스템으로, 그 장치 및 시스템은:
포화기 표면, 작동 액체 증기를 생성하는 작동 액체를 지지하도록 설정된 포화기 표면을 포함하는 포화기 부위를 포함하고, 여기서 작동 액체는, 존재할 때, 포화기 부위에 노출된 작동 액체 표면, 표면 면적에 의해 특징지어지는 작동 액체 표면을, 가진 대용량 작동 액체 포함하고,
포화기 부위와 유체 연통에 있는 유체 주입구를 포함하고, 노즐에서 끝나는 이 유체 주입구는 입자를 포함하는 샘플 흐름을 작동 액체 증기에 반대하여 및/또는 작동 액체 증기 쪽으로 지향하게 설정되어 선택적으로 난류에 있는 혼합물이 생산되고, 이 혼합물은 샘플 흐름 및 작동 액체 증기를 포함하고,
포화기 부위와 유체 연통에 있는 응축기를 포함하고, 이 응축기는 적어도 작동 액체 증기의 한 부분을 적어도 입자의 한 부분에 응축을 위하여 이 혼합물을 받고 및 냉각하도록 설정되어 있고, 이로써 확대된 입자가 형성되고,
응축기와 유체 연통에 있는 유체 출구는 확대된 입자를 받도록 설정되었고, 및
포화기 표면에 있는 작동 액체의 깊이, 포화기 부위에 노출된 표면 면적, 또는 포화기 표면에 있는 작동 액체의 부피 중 적어도 하나를 모니터링하여 포화기 부위에 노출된 표면 면적을 조절하기 위하여 설정된 유체학적 시스템을 포함한다.
어떤 관점에서, 여기서 공개되는 것은, 입자를 검출하는 및/또는 성장하게 하는 장치 또는 시스템으로, 그 장치 및 시스템은:
수직축을 포함하고,
포화기 표면을 포함하는 포화기 부위를 포함하고, 포화기 표면은 작동 액체 증기를 생성하는 작동 액체를 지지하도록 설정되었고,
포화기 부위와 유체 연통에 있는 유체 주입구를 포함하고, 노즐에서 끝나는 이 유체 주입구는 입자를 포함하는 샘플 흐름을 작동 액체 증기에 반대하여 및/또는 작동 액체 증기 쪽으로 방향이 가게 설정되어 선택적으로 난류에 있는 혼합물이 생산되고, 이 혼합물은 샘플 흐름 및 작동 액체 증기를 포함하고,
포화기 부위와 유체 연통에 있는 응축기를 포함하고, 이 응축기는 적어도 작동 액체 증기의 한 부분을 적어도 입자의 한 부분에 응축을 위하여 이 혼합물을 받고 및 냉각하도록 설정되어 있고, 이로써 확대된 입자가 형성되고, 여기서 응축기는 수직축을 따라 위치하고 및 중앙 통로 (central passageway)를 정의하는 내부 벽, 및 수직축을 따라 위치하여 있고 및 내부 벽을 둘러싸는 외부 벽을 포함하고, 여기서 원주형의 통로 (circumferential passageway) 가 내부 벽 및 외부 벽 사이에 형성되고,
응축기와 유체 연통에 있는 유체 출구를 포함하고, 유체 출구는 확대된 입자를 받도록 설정되어 있고, 및
선택적으로, 유체학적 시스템 (fluidics system)을 포함하고,
여기서 중앙 통로는 유체 주입구 및 노즐과 유체 연통에 있고 및 이 사이에 위치하여 있고, 원주형 통로는 포화기 부위 및 유체 출구와 유체 연통에 있고 및 이 사이에 위치하여 있고, 및 유체 흐름 경로는 순차적으로 유체 주입구, 중앙 통로, 노즐, 포화기 부위, 원주형 통로, 및 유체 출구로 정의되고,
여기서 원주형 통로에 노출된 내부 벽의 적어도 한 부분은 첫 번째 재료를 포함하고,
여기서 원주형 통로에 노출된 외부 벽의 적어도 한 부분은 두 번째 재료를 포함하고, 및 여기서 첫 번째 재료는 두 번째 재료보다 더 낮은 열 전도성을 가진다.
어떤 관점에서, 여기서 공개되는 것은, 입자를 검출하는 및/또는 성장하게 하는 장치 또는 시스템으로, 그 장치 및 시스템은:
포화기 표면 (saturator surface)을 포함하는 포화기 부위 (saturator region), 작동 액체 증기 (working liquid vapor)를 생성하는 작동 액체(working liquid)를 지지하기 위하여 설정된 포화기 표면을 포함하고, 여기서 작동 액체는 표면 면적으로 특징지어지는 언급된 포화기 부위에 노출된 작동 액체 표면을 가진 대용량의 작동 액체를 포함하고, 및 여기서 포화기 부위는 작동 액체 증기의 생성을 촉진하기 위하여 설정된 다공성 구조 하나 또는 그 이상을 함유하지 않거나, 또는 실질적으로 없고;
포화기 부위와의 유체 연통 (fluid communication) 에 있는 유체 주입구를 포함하고, 노즐 (nozzle)에서 끝나는 이 유체 주입구는 입자를 포함하는 샘플 흐름을 작동 액체 증기에 반대 방향으로 및/또는 그 방향으로 가도록 설정되어 선택적으로 난류에서 혼합물을 생산하고, 이 혼합물은 샘플 흐름 및 작동 액체 증기를 포함하고,
포화기 부위와의 유체 연통이 있는 응축기를 포함하고, 이 응축기는 적어도 작동 액체 증기의 일부분을 적어도 입자의 한 부분으로 응축하기 위하여, 혼합물을 받아들이고 및 냉각시키고, 이로써 성장된 입자를 형성하게 하도록 하고, 및
확대된 입자를 받도록 설정된 응축기와 유체 연통에 있는 유체 출구를 포함한다.
어떤 관점에서, 여기서 공개되는 것은, 입자를 검출하는 및/또는 성장하게 하는 장치 또는 시스템으로, 그 장치 및 시스템은:
포화기 표면을 포함하는 포화기 부위를 포함하고, 이 포화기 표면은 작동 액체 증기를 생성하는 작동 액체를 지지하도록 설정되어 있고,
포화기 부위와의 유체 연통 (fluid communication)에 있는 유체 주입구를 포함하고, 노즐 (nozzle)에서 끝나는 이 유체 주입구는 입자를 포함하는 샘플 흐름을 작동 액체 증기에 반대 방향으로 및/또는 그 방향으로 가도록 설정되어 선택적으로 난류에서 혼합물을 생산하고, 이 혼합물은 샘플 흐름 및 작동 액체 증기를 포함하고,
포화기 부위와 유체 연통에 있는 응축기를 포함하고, 이 응축기는 적어도 작동 액체 증기의 일부분을 적어도 입자의 한 부분으로 응축하기 위하여 혼합물을 받아들이고 및 냉각시키기 위하여 설정되었고, 이로써 성장된 입자를 형성하게 하도록 하고, 및
확대된 입자를 받도록 설정된 응축기와 유체 연통에 있는 유체 출구를 포함하고,
여기서 장치는 포화기 부위에서 샘플 흐름과 조합하기 위한 담체 유체 및 증기화 된 작동 액체를 포함하는 별도의 담체 유체 흐름을 제공하지 않도록 설정되어 있거나; 또는 여기서 장치는 담체 가스 및 증기화 된 작동 액체를 포함하는 추가의 흐름을 도입하기 위하도록 설정된 추가의 유체 주입구를 포함하지 않는다.
장치 또는 시스템 관점은 여기 다른 곳에서 공개된 방법 관점에 관련되고, 및 다양한 특성과 공유한다. 그 결과로, 여기서 방법 관점에 관련된 공개는 장치 또는 시스템 관점에 동등하게 적용가능하고, 및 장치 또는 시스템 관점과 관련된 공개는 방법 관점과 동등하게 적용가능하다.
어떤 관점에서, 포화기 부위에 노출된 작동 액체 표면의 표면 면적을 조절하도록 설정된 유체학적 시스템이 적용되고, 표면 면적의 이 조절은 CPC 장치에 다양한 장점을 제공한다. 예를 들어, 표면 면적을 조절하는 것은 작동 액체의 증발 비율, 포화기 부위에서 작동 액체 증기의 포화 수준, 또는 둘 다를 조절하는 능력이 있게 한다. 그러한 특징은, 결국, 샘플 흐름이 작동 액체 증기와 최적으로 포화되도록 조절된 포화기 부위 내에 컨디션을 유지하는 능력이 있게 하여, 작동 액체 증기가 응축기에 있는 입자에 신뢰할만하게 응축되게 한다.
어떤 관점에서, 포화기 표면에 작동 액체의 깊이를 모니터링 하여 포화기 부위에 노출된 표면 면적 (작동 액체의) 을 조절하도록 설정된 유체학적 시스템이 사용된다. 어떤 관점에서, 포화기 부위에 노출된 표면 면적을 모니터링 하여 포화기 부위에 노출된 표면 면적을 조절하도록 설정된 유체학적 시스템이 사용된다. 어떤 관점에서, 포화기 표면에 있는 작동 액체의 부피를 모니터링 하여 포화기 부위에 노출된 표면 면적을 조절하도록 설정된 유체학적 시스템이 사용된다. 어떤 관점에서, 깊이 및 표면 면적 둘 다를 모니터링 하여 포화기 부위에 노출된 표면 면적을 조절하도록 설정된 유체학적 시스템이 사용된다. 어떤 관점에서, 표면 면적 및 부피 둘 다를 모니터링 하여 달성되는 포화기 부위에 노출된 표면 면적을 조절하도록 설정된 유체학적 시스템이 사용된다. 어떤 관점에서, 깊이 및 부피 둘 다를 모니터링 하여 포화기 부위에 노출된 표면 면적을 조절하도록 설정된 유체학적 시스템이 사용된다. 어떤 관점에서, 깊이, 표면 면적, 및 부피 각 각을 모니터링 하여 포화기 부위에 노출된 표면 면적을 조절하도록 설정된 유체학적 시스템이 사용된다.
어떤 관점에서, 작동 액체의 표면 면적을 조절하기 위하여 포화기 표면에 있는 작동 액체의 깊이를 모니터하고 및 표면 면적의 표적 범위를 유지하기 위하여 추가의 작동 액체를 공급하고, 작동 액체에서 오염 또는 분해를 검출하고, 포화기 표면 및 저장고 사이에 작동 액체를 이전하고, 작동 액체를 가열하고, 또는 이들의 어느 조합을 모니터하기 위하여 유체학적 시스템이 설정된다.
어떤 관점에서, 유체학적 시스템은 포화기 표면과 유체 연통에 있는 저장고 (reservoir) 를 포함하고, 이 저장고는 포화기 표면에 작동 액체를 공급하도록 설정되었다. 어떤 관점에서, 저장고는 사용되고 및 여기서 서술된 것과 같은, 하나 또는 그 이상의 특징을 가질 수 있다. 어떤 관점에서, 저장고는 고체 몸체 (solid body) 또는 유연한 벽 디자인 (flexible wall design) 이다. 어떤 관점에서, 저장고는 유체 수준 (예를 들어, 작동 액체 수준) 을 3차원으로 모니터하기 위하여 유체 수준 센서 (fluid level sensor) 로 장치되어 있다. 어떤 관점에서, 유체 수준 센서는 시스템 방향 및 유체 사용 비율은 물론 잔여 유체 수준의 진단적 능력을 제공한다. 어떤 관점에서, 저장고가 단단한 몸체 디자인 (rigid body design) 일 때 저장고는 수동 조합 밸브 (passive combination valve)로 장치되어 있어, 압력 축적이 없이 유체 수송 시스템의 작동이 되게 한다. 어떤 관점에서, 유연한 벽 저장고(flexible wall reservoir) 는 선택적으로 수동 조합 밸브를 사용한다. 어떤 관점에서, 조합 밸브는 유체가 저장고로 또는 저장고로부터 이동하도록 하고 및 수송하는 동안에 누출을 방지한다. 어떤 관점에서, 저장고는 서비스 포트 (service port)를 함유하여 유체를 순수하게 유지하기 위하여 서비스하는 동안에 시스템 작동 유체가 흘러 내려가도록 한다. 어떤 관점에서, 서비스 밸브는 수송 및 작동 동안에 유체가 함유되도록 유지하기 위하여 정상적으로 닫혀 있게 봉인된다. 그러나 주사기 활성화를 통헤 열린다. 어떤 관점에서, 저장고는 유체 수송 시스템에의 적절한 연결을 함유한다. 어떤 관점에서, 유체 측정기 (fluid gauge)는 유체 수준 센서 어레이 (fluid level sensor array) 에 해당하는 유체 수준의 연속적인 시각적 제시를 제공한다. 어떤 관점에서, 작동 유체 액체는 서비스 및/또는 작동 동안에 작동 액체 저장고를 봉인하기 위하여 잠긴 루어 핏팅(locking Luer fittings)으로 장치되어 있는 저장고에 있다.
어떤 관점에서, 유체 수송 시스템이 사용되며 및 여기서 서술된 것과 같은, 여러 특징 중 하나를 가질 수 있다. 어떤 관점에서, 유체 수송 시스템은 마이크로-연동 펌프 (micro-peristaltic pump)에 의해 작동된다. 어떤 관점에서, 이 펌프는 주사기 펌프 (syringe pump), 피에조 펌프 (piezo pump), 메터링 펌프(metering pump), 또는 이들 어느 조합이다. 어떤 관점에서, 유체 수송 시스템은 유체를 저장고 및 포화기 (예를 들어, 포화기 플레이트 또는 포화기 표면) 사이로 움직이기 위한 하나 또는 시리즈의 펌프이다. 어떤 관점에서, 이 펌프는 저장고 및 포화기 사이에 유체를 알려진 및 조절된 비율로 움직이기 위하여 사용된다. 어떤 관점에서, 조절 시스템은 유체 수준 센서 (fluid level sensors), 시간-기반한 (time-based), 펌프 속도-기반한 (pump rate-based), 또는 이들의 어느 조합에 의해 활발하게 조절된다. 어떤 관점에서, 이 펌프는 기기의 수행능력의 일정성을 유지하기 위하여 작동 액체 표면 면적 (예를 들어, 작동 액체 표면의 표면 면적) 을 유지하기 위하여 사용된다. 어떤 관점에서, 이 펌프는 시스템이 닫히고 및 전력의 손실이 있을 때 수송하는 동안에 원하지 않는 유체 이동을 방지하기 위하여 모든 유체를 저장고로 이동하는 데 사용된다. 어떤 관점에서, 전력이 차단된 상태의 시스템에서 펌프는 저장고에서 작동 액체를 봉인하는 밸브로서 작용하고 및 추가로 원하지 않는 유체 이동을 방지한다. 어떤 관점에서, 유체학적 시스템은, 센서 및/또는 공정기 (processor)와 연결하여, 깊이, 부피, 표면 면적, 또는 이들 어느 조합을 깊이, 부피, 및/또는 표면 면적의 하나 또는 그 이상의 표적 범위와 비교하고, 및, 깊이, 부피, 및/또는 표면 면적이 각각의 표적 범위에 벗어나 있는 경우, 저장고로부터 추가의 작동 액체를 공급하여 (예를 들어, 하나 또는 그 이상의 펌프, 모세관 활동, 또는 중력에 의해), 깊이, 부피, 및/또는 표면 면적을 조정한다.
어떤 관점에서, 유체학적 시스템은 적어도 하나의 센서 및 거기에 작동적으로 연결된 적어도 하나의 펌프를 포함하고, 적어도 하나의 센서는 포화기 표면에의 작동 액체의 깊이가 모니터 되도록 설정되었고, 및 적어도 하나의 펌프는 작동 액체의 표면 면적을 조절하기 위하여 저장고로부터 작동 액체를 옮겨 포화기 표면에의 작동 액체의 표면 깊이 (또는 부피, 또는 표면, 면적 또는 이의 조합)를 유지하도록 설정되었다. 적어도 하나의 펌프 및 적어도 하나의 센서는 여기 다른 곳에 서술된다. 어떤 관점에서, 적어도 하나의 펌프는 시스템 차단 또는 전원 손실 이후, 전원 회복시 포화기 표면으로부터 작동 액체의 적어도 한 부분을 저장고로 옮기도록 설정되었다. 어떤 관점에서, 펌프는, 전력 차단 또는 전력 회복 후에 작동 액체의 원하지 않는 이동을 예방하기 위하여 그러한 이송을 하도록 설정되었다.
어떤 관점에서, 유체학적 시스템은 포화기 표면에 병합되거나 또는 붙어 있는 적어도 하나의 가열 요소, 만약 존재한다면 저장고, 또는 포화기 표면 및 만약 존재한다면 저장고와 연결된 채널을 포함하고, 적어도 하나의 가열 요소는 작동 액체를 가열하고 및 작동 액체 증기를 생성하거나, 또는 생성을 촉진하도록 설정된다.
어떤 관점에서, 작동 액체의 증발을 촉진하여 작동 액체 증기를 형성하기 위하여, 적어도 하나의 가열 요소는 작동 액체의 온도를 증가시킨다. 어떤 관점에서, 가열 요소는 장치 또는 시스템에서 사용되지 않는다.
어떤 관점에서, 유체학적 시스템은 포화기 표면에 작동 액체를 정지 풀 (static pool), 흐르는 풀 (flowing pool), 정지성 얇은 필름 (static thin film), 또는 흐르는 얇은 필름 (flowing thin film)으로서 제공되도록 설정된다. 작동 액체가 정지성이냐 또는 흐르는 것이냐는 포화기 표면에 작동 액체의 상태를 의미하고 ((멈춤/정지 (stationary/static) 또는 움직이는)), 및 유체학적 시스템이 작동 액체를 저장고 (만약 존재한다면) 및 포화기 표면 사이에서 움직이는지 아닌지를 의미하는 것은 아니다. 흐르는 풀 (flowing pool)은 얇은 필름을 위해 필요한 것보다 작동 액체의 부피가 더 크게 존재하는 경우를 의미하고 (대용량 작동 액체를 포함하는), 및 그러한 부피는 교반하거나 또는 힘을 가하여 포화기 표면에서 움직인다. 정지 풀은 포화기 표면에서 정지상태인 것을 제외하고는, 정지 풀 (static pool)은 흐르는 풀 (flowing pool) 과 비슷하다. 흐르는 얇은 필름 (flowing thin film)은 중력 또는 적용된 힘에 의해 포화기 표면을 거쳐 움직이는 작동 액체의 얇은 필름이다. 작동 액체의 정지 얇은 필름 (static thin film) 은, 얇은 필름이 포화기 표면에서 정지상태인 것을 제외하고, 흐르는 얇은 필름 (flowing thin film) 과 비슷하다. 어떤 관점에서, 예를 들어, 작동 액체의 흐름이 포화기 표면 또는 다른 표면을 거쳐 흐르고 및 작동 액체의 풀로 흐를 때, 또는 작동 액체의 흐름이 풀로부터 흐르고 및 포화기 표면 또는 다른 표면을 거쳐서 흐를 때, 작동 액체는 작동 액체의 정지 풀 및 작동 액체의 흐르는 얇은 필름을 포함한다. 어떤 관점에서, 표면의 한쪽 끝에 작동 액체 소스 및 작동 액체를 가진 포화기 표면이, 포화기 표면에서 기울기로 중력에 의하거나 또는 힘을 사용하여, 포화기 표면을 거쳐 작동 액체 출구, 작동 액체 풀로 흐르거나, 또는 아무 곳도 흐르지 않는다 (예를 들어, 작동 액체의 흐름은 이것이 흐르는 동안 증발하고 및 그러므로 출구 또는 풀에 침전되지 않는다).
어떤 관점에서, 작동 액체는 장치 또는 시스템에 존재하지 않는다. 어느 관점에서, 작동 액체는 포화기 표면에 존재하지 않는다. 어떤 관점에서, 작동 액체는 장치 또는 시스템에 존재한다. 어느 관점에서, 작동 액체는 포화기 표면에 존재한다.
어떤 관점에서, 포화기 표면은 전통적인 CPCs의 포화기 부위에 있는 작동 액체의 부피에 비교하여 작동 액체의 작은 부피를 지지하도록 설정되어 있다. 예를 들어, 어떤 관점에서 포화기 표면은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 또는 50 (mL)을 지지하도록 설정되어 있다. 앞선 숫자의 각각은 단어 "약 (about)", "적어도 (at least)" , "적어도 약 (at least about)" , "이하 (less than)," 또는 "약 이하(less than about)" 가 선행될 수 있으며, 및 앞선 숫자의 어느 것도 단일 점 (single point) 또는 제한을 두지 않는 범위 (open-ended range)를 서술하기 위하여 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 다수의 단일 점 또는 폐쇄적 범위 (close-ended range) 를 서술하기 위하여 조합으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 어떤 관점에서, 포화기 표면은 2 내지 35, 8 내지 26, 50 미만, 또는 30 미만 (mL)을 지지하도록 설정되어 있다. 어떤 관점에서, 포화기 표면은 5000mL 미만의 작동 액체를 지지하도록 설정되어 있다.
어떤 관점에서, 장치 및 시스템은 추가로 응축기와 유체 출구 사이에 위치한 플래넘 (plenum) 을 포함할 수 있으며, 이 플래넘은 원주형 통로로부터 유체 흐름이 모이도록 설정되어 있다. 어떤 관점에서, 플래넘은 응축기 및 입자 계수기 사이에 놓여 있고, 및 이 플래넘은 응축기로부터의 흐름을 합친다. 어떤 관점에서, 플래넘 기하학적 구조는, 예를 들어, 원뿔 (cone) 유사한 모양을 가지고, 확대된 입자의 벽 충돌을 최소화한다.
어떤 관점에서, 장치 또는 시스템은 추가로 유체 출구와 유체 연통에 있는 입자 계수기를 포함하고, 이 입자 계수기는 확대된 입자를 검출하기 위한 것이다. 어떤 관점에서, 장치 또는 시스템은 추가로 유체 출구와 유체 연통에 있는 광학적 입자 계수기를 포함하고, 이 광학적 입자 계수기는 확대된 입자를 검출하기 위한 것이다. 여기 다른 곳에서 서술된 대로, 어떤 관점에서, 확대된 입자는 응축기에서 작동 액체 증기를 샘플 흐름에 있는 입자에 응축시켜 형성된다. 어떤 관점에서, 입자 계수기 또는 광학적 입자 계수기는 어느 알려진 입자 계수기 또는 광학적 입자 계수기 일수 있다. 어떤 관점에서, 입자 계수기 또는 광학적 입자 계수기는 확대된 입자를 적어도 산란 (scattering), 소멸 (extinction), 간섭계 (interferometry), 방출 (emission), 또는 이들의 어느 조합 중 하나를 사용하여 검출한다. 어떤 관점에서, 방출은 형광이다. 어떤 관점에서, 입자 계수기 또는 광학적 입자 계수기는 확대된 입자를 산란과 방출의 조합을 사용하여 검출한다. 어떤 관점에서, 입자 계수기 또는 광학적 입자 계수기는 확대된 입자를 산란 및 간섭계 (interferometry)를 사용하여 검출한다. 어떤 관점에서, 입자 계수기 또는 광학적 입자 계수기는 가우시안 빔 (Gaussian beam)을 사용한다. 어떤 관점에서, 입자 계수기 또는 광학적 입자 계수기는 구조된 빔 (structured beam)을 사용한다. 어떤 관점에서, 입자 계수기 또는 광학적 입자 계수기는 가우시안 빔 (Gaussian beam) 및 구조 빔 (structure beam)의 조합을 사용한다. 어떤 관점에서, 구조된 빔은 어두운 빔 (dark beam) ((예를 들어, 빔 프로파일의 중앙에 그렇지 않으며 전형적으로 가우시안 외피 (Gaussian envelope)를 가진 오점 또는 어두운 라인 특이성을 포함하는)) 이다.
어떤 관점에서, 입자 계수기 또는 광학적 입자 계수기는 응축 핵 입자계수기 (condensation nuclei particle counter, CNC)를 포함한다. 어떤 관점에서, 어느 알려진 CNC가 사용될 수 있다.
어떤 관점에서, 장치 또는 시스템은 추가로 진공 (vacuum), 전원 (power), 데이터, 아날로그 입력출력 (analog input output), 디지털 입력출력 (digital input output), 이더넷 스위치 (ethernet switch), 또는 이들 어느 것의 조합을 위한 연결을 포함하는 도킹 스테이션 (docking station)을 포함한다. 어떤 관점에서, 장치 또는 시스템은 추가로 진공 (vacuum), 전원 (power), 데이터, 아날로그 입력 출력 (analog input output), 디지털 입력출력 (digital input output), 및 이더넷 스위치 (ethernet switch) 를 위한 연결을 포함하는 도킹 스테이션 (docking station)을 포함한다. 어떤 관점에서, 도킹 스테이션은, 앞서 언급한 연결 어느 것과 함께 또는 없이, 추가로 인터넷 프로토콜 주소 (internet protocol address) 를 포함한다. 어떤 관점에서, 장치 또는 시스템은 추가로 유체 출구를 직접적으로 또는 간접적으로 진공 시스템에 붙이기 위한 연결을 포함하고, 및 장치의 부품을 냉각하기 위한 진공 시스템으로부터의 흐름을 샘플 흐름의 첫 번째 흐름 및 두 번째 흐름으로 나누기 위한 흐름 분배 시스템 (flow distribution system) 을 포함한다. 어떤 관점에서, 예를 들어, 시스템 전자기구 (system electronics), 레이저 드라이버 (laser driver), 및 응축기 방열판 (condenser heatsink) 을 포함하는 냉각될 부품이 포함된다. 어떤 관점에서, 장치의 부품은 통풍이 되는 울타리 (ventilated enclosure)에 싸여 있다. 어떤 관점에서, 병합된 흐름 분배기가 있는 장막(shroud)은 방열판 (heatsink)을 덮어 방열판 핀 (heatsink fins)의 사용을 최적화하여 더 높은 수준의 냉각을 제공하고 및 방열판에 걸쳐 공기 속도를 증가시킨다.
어떤 관점에서, 장치 및 시스템은 메니폴드 (manifold)에 붙어있도록 설정되어 있으며, 및 이 메니폴드는 샘플 흐름을 장치로 제공하게 설정되어 있다. 어떤 관점에서, 장치는 메니폴드 및 입자 계수기 또는 광학적 입자 계수기 사이에 흐름 경로에 위치하여 있다.
어떤 관점에서, 작동 액체는 작동 액체 표면을 포함하고, 및 노즐은 작동 액체 표면 아래에 있는 대용량 작동 액체에 샘플 흐름의 거품 (bubble)의 형성을 야기하지 않고 샘플 흐름을 작동 액체 표면 쪽으로 지향하도록 설정되어 있다. 어떤 관점에서, 노즐은 샘플 흐름을 포화기 부위에 위치한 작동 액체 증기로 지향하도록 설정되어 있어, 샘플 흐름 및 작동 액체 증기를 포함하는 혼합물의 결과가 된다. 어떤 관점에서, 이 결과의 혼합물은 난류이다. 어떤 관점에서, 노즐은 샘플 흐름 (선택적으로 입자를 포함하는)을 작동 액체 증기로 및 작동 액체 표면 쪽을 지향하도록 설정되어 있어, 샘플 흐름 및 작동액체 증기의 혼합물의 결과가 되게 한다. 어떤 관점에서, 이 결과의 혼합물은 난류이다. 어떤 관점에서, 노즐은 샘플 흐름을 작동 액체 증기로 및/또는 작동 액체 표면에 대항하여 지향하도록 설정되어 있다. 어떤 관점에서, 노즐은 샘플 흐름이 작동 액체에 영향을 주지 않도록 설정되어 있다. 어떤 관점에서 노즐은 작동 액체 표면 아래에 있는 대용량 작동 액체에 샘플 흐름의 거품 (bubble)이 형성이 되게 하면서 샘플 흐름을 작동 액체 증기로 및/또는 작동 액체 표면에 대항하여 지향하도록 설정되어 있다. 어떤 관점에서, 노즐은 샘플 흐름이 작동 액체에 영향을 주도록 설정되어 있다.
어떤 관점에서, 장치는 샘플 흐름을 중앙 통로에 따라, 반대 방향이긴 하지만, 원주형 통로에서 혼합물의 유체 흐름과 평행한 방식으로 수송되도록 설정되어 있다.
어떤 관점에서, 응축기는 어느 적절한 기하학적인 구조를 포함한다. 어느 관점에서, 응축기는 여기 다른 곳에서 서술된 대로, 외부 벽과 내부 벽을 포함하는 튜브-속-튜브 모양, 및 내부 벽 및 외부 벽 사이에 형성된 원주형 통로를 포함한다. 어떤 관점에서, 원주형 통로에 노출되어 있는 적어도 외부 벽의 한 부분의 온도는, 활발한 냉각과 같이, 활발하게 조절되도록 설정되어 있다. 어떤 관점에서, 원주형 통로에 노출되어 있는 외부 벽 및 내부 벽의 한 부분의 온도는 샘플 흐름 및 작동 액체 증기 혼합물의 온도보다 더 차다. 어떤 관점에서, 원주형 통로에 노출되어 있는 내부 벽의 적어도 한 부분은 첫 번째 재료를 포함하고, 원주형 통로에 노출되어 있는 외부 벽의 적어도 한 부분은 두 번째 재료를 포함하고, 및 첫 번째 재료는 두 번째 재료보다 더 낮은 열 전도성을 가진다. 어떤 관점에서, 원주형 통로에 노출되어 있는 내부 벽 또는 외부 벽 중 적어도 하나의 한 부분은 열 단열재 (예를 들어, 비-전도성인) 재료로 구성되어 있다. 적절한 첫 번째 재료에는 폴리카보네이트 (polycarbonate) 또는 다른 적절한 폴리머(polymer)와 같은 열적으로 절연성인 재료가 포함된다. 적절한 두 번째 재료에는 알루미늄(aluminum) 또는 다른 적절한 금속과 같은 열적으로 전도성인 재료가 포함된다.
어떤 관점에서, 응축기는 방열판(heatsink) 을 포함한다. 어떤 관점에서, 병합된 흐름 분배기가 있는 장막은 (shroud) 방열판 (heatsink)을 덮는다. 어떤 관점에서, 방열판은 핀(지느러미)(fin)을 포함한다.
어떤 관점에서, 장치 또는 시스템은 포화기 부위에서 샘플 흐름과 조합을 위한 담체 유체 및 증기화된 작동 액체를 포함하는 별도의 담체 유체 (carrier fluid) 흐름을 제공하지 않도록 설정되어 있다. 어떤 관점에서, 장치는 담체 가스 (carrier gas) 및 증기화된 작동 액체를 포함하는 유체 흐름을 추가로 도입하도록 설정된 추가의 유체 주입구는 포함하지 않는다. 전통적인 CPCs는 샘플 흐름과 접촉하고 있는 작동 액체 증기를 포함하는 담체 가스를 전형적으로 적용한다. 그러나, 어떤 관점에서, 여기서 공개된 방법, 장치, 또는 시스템은 작동 액체 증기를 생성하기 위하여 포화기 표면에 작동 액체를 사용하고, 및 그러므로, 어떤 관점에서, 샘플 흐름과의 혼합을 위하여 작동 액체 증기를 포화기 부위에 전달하기 위하여 담체 유체를 요구하지 않는다. 어떤 관점에서, 그러나, 담체 유체는 이 방법에서는 사용될 수 있다.
어떤 관점에서, 방법에 관하여 여기 다른 곳에서 공개된 대로, 장치 또는 시스템은, 농축 전에 어느 적절한 입자 크기를 갖는 입자를 성장시키고 및 응축기에서 크기를 증가시키기 위하여 사용된다.
어떤 관점에서, 포화기 부위에 혼합물은 샘플 흐름 (선택적으로 입자를 함유하는) 및 작동 액체 증기를 포함하고, 이들로 구성되거나, 혹은 전적으로 이들로 구성된다. 어떤 관점에서, 이 혼합물은 샘플 흐름 (선택적으로 입자를 함유하는) 및 작동 액체 증기로 구성된다. 여기 다른 곳에서 쓰인 대로, 샘플 흐름은, 어떤 관점에서, 샘플 될 환경의 공기를 포함한다 (담체 유체 있이 또는 없이 및 혼입된 입자 있이 또는 없이).
어떤 관점에서, 이 장치 및 시스템은 포화기 부위에 들어가기 전에 샘플 흐름을 층류로 (laminar flow) 또는 실질적으로 층류로 흐르게 설정되어 있다. 어떤 관점에서, 노즐을 통하여 포화기 부위로 통과하기 전에, 샘플 흐름은 층류를 가지거나 또는 상당한 층류를 가진다. 어떤 관점에서, 노즐을 통하여 포화기 부위로 통과하면, 샘플 흐름은 난류 (turbulent flow)가 된다. 어떤 관점에서, 샘플 흐름은 포화기 부위에서 난류가 된다. 어떤 관점에서, 샘플 흐름은 응축기로 들어가면, 또는 응축기 내에서, 층류 (laminar flow) 또는 실질적으로 층류를 갖는다. 어떤 관점에서, 포화기 부위로 들어가면 샘플 흐름은 층류로부터 난류로 전환되고 및 작동 액체 증기와 혼합된다. 어떤 관점에서, 난류에 있는 샘플 흐름과 작동 액체 증기의 혼합물은 응축기로 들어가면 층류로 전환된다. 어떤 관점에서, 포화기 부위로 들어가기 전에, 샘플 흐름은 난류를 가지거나 또는 실질적으로 난류로 가지고, 및 작동 액체 증기와 혼합을 위하여 포화기 부위에서 계속하여 난류를 갖는다. 어떤 관점에서, 난류에 있는 샘플 흐름과 작동 액체 증기의 혼합물은 응축기로 들어가서 층류로 전환된다.
어떤 관점에서, 노즐은 어느 적절한 노즐이 될 수 있다. 어떤 관점에서, 노즐은 두 개 또는 그 이상의 노즐을 포함하다. 어떤 관점에서, 노즐은 노즐을 통과하기 전의 층류의 샘플 흐름을 노즐 통과 후에 난류로 전환하도록 설정되어 있다. 어떤 관점에서, 노즐은 분출구 (jet)로서 작용한다.
어떤 관점에서, 장치 또는 시스템은 추가로 등속성 샘플 프로브(isokinetic sampling probe) 를 포함한다. 어떤 관점에서, 장치 또는 시스템은 펠티어 (peltier)를 포함한다. 어떤 관점에서, 장치 또는 시스템은 방열판 (heatsink)를 포함한다. 어떤 관점에서, 장치 또는 시스템은 등속성 샘플 프로브(isokinetic sampling probe), 펠티어 (peltier), 방열판(heatsink), 또는 이들의 어느 조합을 포함한다. 어떤 관점에서, 펠티어는 열전기적 냉각기 (thermoelectric cooler), 히터 (heater), 또는 열 펌프(heat pump)이다. 어떤 실시 예에서, 주위온도 공기 및 가스가 열적인 관리를 돕기 위하여 사용된다. 한 실시 예에서, 예를 들어, 진공 라인(vacuum line), 펌프(pump), 블로어(blower) 및/또는 팬(fan) 을 사용하여, 주위 온도의 공기 또는 가스의 흐름이 설정되고, 및 주위온도 공기 또는 가스의 흐름이 CPC의 부품과 열적인 접촉으로 전송되어, 예를 들어, 응축기 및/또는 포화기 부위에 열 분산 및/또는 열 관리를 제공한다. 어떤 관점에서, 장치 또는 시스템은 환경 모니터를 포함한다.
어떤 관점에서, 장치 또는 시스템은 포화기 표면을 덮는 커버를 포함하고, 이 커버는 구멍이 뚫려있을 수 있거나 또는 안 뚫릴 수 있다. 어떤 관점에서, 이 커버는, 만약 있다면 구멍과 함께, 하나 또는 그 이상의 갭 (gap)이 작동 액체 증기가 포화기 부위와 유체 연통가 가능하도록 위치하여 있다.
어떤 관점에서, 여기서 공개된 방법, 장치, 및 시스템은 적어도 90%, 적어도 92%, 적어도 94%, 적어도 95%, 적어도 96%, 적어도 97%, 적어도 98%, 적어도 99%, 또는 100%의 샘플 흐름 부피가 작동 액체 증기로 포화 되는 결과가 된다.
본 발명의 관점은 하기의 비-제한적인 도면에 의해 추가로 이해될 수 있다.
도 1.은 응축 입자 계수기의 한 관점을 묘사하며, 여기서, 작동하는 동안에, 샘플 흐름은, 만약 있다면, 작동 액체의 작동 액체 표면에 수직적으로 향하고 있다. 장치 및 시스템 100 은 포화기 부위 101, 포화기 표면 102, 유체 주입구 103, 유체 출구 104, 노즐 105, 및 응축기 106을 포함한다. 장치 100은 작동 액체 없이도 묘사되더라도, 어떤 관점에서, 그러한 작동 액체는 포화기 표면 102에와 같이, 존재할 수 있다. 입자의 검출 및/또는 성장을 위한 방법에서 장치 및 시스템 100의 작동 동안에는, 작동 액체는 포화기 표면 102에 존재하고, 샘플 흐름은 유체 주입구 103을 통해 흐르고, 전형적으로 층류로, 및 노즐 105를 떠나면 난류로 전환된다 (예를 들어, 분출구를 포함하는 노즐 105). 이러한 관점에서, 노즐 105는 샘플 흐름을 작동 액체 표면에 수직적으로 향하도록 설정되어 있으며, 및 샘플 흐름은, 만약 존재한다면, 이 노즐 105의 방향 및 작동 액체 표면 사이 경로에 장애물이 없기 때문에, 작동 액체 표면과 직접적으로 접촉할 것이다. 포화기 표면 102에 존재하는 작동 액체는 증발하여 포화기 부위 101에 작동 액체 증기를 형성하고, 및 작동 액체 증기는, 노즐 105를 빠져나오는 (예를 들어, 분출로서) 샘플 흐름의 난류와 혼합된다. 샘플 흐름과 작동 액체 증기의 혼합물은 응축기 106으로 흐르고, 여기서 이 혼합물은 전형적으로 응축기 106 내에서 층류로 전환되고, 및 작동 액체 증기는 입자에 응축되어 확대된 입자를 형성한다. 확대된 입자를 포함하는 흐름은 그 후 유체 출구 104로부터 흘러나오고, 어떤 관점에서 광학적 입자 계수기로 투입된다. 이런 관점에서, 구멍이 있는 구조는 증기 생성에서 적용되지 않으며, 및 포화기 부위 101에서 샘플 흐름과 조합을 위하여 담체 유체 및 증기화된 작동 액체를 포함하는 별도의 담체 유체 흐름은 적용되지 않는다 (예를 들어, 별도의 주입구 또는 노즐을 통해).
도 2. 는 응축 입자 계수기의 관점을 묘사하고 여기서, 작동하는 동안에, 샘플 흐름은 각이 있는 모습으로 (즉, 수직적이지 않은), 만약 존재한다면, 작동 액체의 작동 액체 표면을 지향하는 방향이다. 선택적인 커버 207은, 만약 존재한다면, 작동 액체를 커버하는 것을 묘사하고, 이 커버 207은 구멍이 뚫려있을 수 있거나 또는 안 뚫릴 수 있다. 만약 구멍이 뚫려 있지 않다면 (또는 어떤 관점에서 구멍이 뚫려 있는 곳에서), 작동 액체 증기는 포화기 부위 201과, 예를 들어, 커버 207 및 포화기 표면 202 사이에 하나 또는 그 이상의 갭 (gap) 에 의해, 유체 연통에 있다. 만약 커버 207 이 구멍이 뚫려 있다면, 그 구멍은 작동 액체 증기가 포화기 부위 201로 통과하게 한다. 장치 또는 시스템 200은 포화기 부위 201, 포화기 표면 202, 유체 주입구 203, 유체 출구 204, 노즐 205, 응축기 206 및 구멍이 있거나 또는 없는, 커버 207을 포함한다. 장치 200이 작동 액체 없이 묘사되더라도, 그러한 작동 액체는, 어떤 관점에서는, 포화기 표면 202에와 같이 존재할 수 있다. 입자를 검출하고 및/또는 성장 위한 방법에서 장치 또는 시스템 200이 작동하는 동안에, 작동 액체는 포화기 표면 202에 존재하고, 샘플 흐름은 유체 주입구 203을 통해, 전형적으로 층류로, 흐르고, 및 노즐 205를 벗어나면 난류로 전환한다 (예를 들어, 분출기를 포함하는 노즐 205). 이 관점에서, 노즐 205 는 샘플 흐름을 작동 액체 표면을 향하여 각진 방식으로 향하도록 설정되어 있으나, 그러나 샘플 흐름의 적어도 한 부분의 흐름은 작동 액체 표면과 직접적으로 접촉하지 않는다 (어떤 접촉은 커버 207 및/또는 장치 또는 시스템 200의 벽에 튕겨나온 후이기 때문). 포화기 표면 202에 존재하는 작동 액체는 증발되어 포화기 부위 201에서 작동 액체 증기가 형성되며, 및 이 작동 액체 증기는 노즐 205를 빠져나오는 (예를 들어, 분출구로서) 샘플 흐름의 난류와 섞인다. 샘플 흐름과 작동 액체 증기의 혼합물은 응축기 206으로 흐르고, 여기서 이 혼합물은 전형적으로 응축기 206 내에서 층류로 전환되며, 및 작동 액체 증기는 입자 위에서 응축되어 확대된 입자를 형성한다. 확대된 입자를 포함하는 흐름은 그 후 유체 출구 204 밖으로 흐르고, 어떤 관점에서 광학적 입자 계수기로 투입된다. 이런 관점에서, 구멍이 있는 구조는 증기 생성에서 적용되지 않으며, 및 포화기 부위 201에서 샘플 흐름과 조합하기 위하여 담체 유체 및 증기화된 작동 액체를 포함하는 별도의 담체 유체 흐름은 적용되지 않는다 (예를 들어, 별도의 주입구 또는 노즐을 통해).
도 3.은 샘플 흐름이 두 개의 노즐 305를 통하여 포화기 부위로 지향하는 응축 입자 계수기의 관점을 묘사한다. 노즐 305는, 비록 하나 또는 둘 다의 노즐 305 이 어떤 관점에서는 그러기 위해서 각이 지어질 수 있더라도, 포화기 표면 302로 향하지 않도록 묘사된다. 장치 또는 시스템 300은 포화기 부위 301, 포화기 표면 302, 유체 주입구 303, 유체 출구 304, 노즐 305, 및 응축기 306을 포함한다. 장치 300은 작동 액체 없이도 묘사되더라도, 어떤 관점에서, 그러한 작동 액체는 포화기 표면 302에와 같이, 존재할 수 있다. 입자의 검출 및/또는 성장을 위한 방법에서 장치 및 시스템 300의 작동 동안에는, 작동 액체는 포화기 표면 302에 존재하고, 샘플 흐름은 유체 주입구 303을 통해 흐르고, 전형적으로 층류로, 및 노즐 305를 떠나면 난류로 전환된다 (예를 들어, 분출구를 포함하는 노즐 305). 이러한 관점에서, 두 개의 노즐 305는 샘플 흐름을 포화기 부위 301로 향하도록 설정되어 있으며, 작동 액체 표면을 지향하는 방향은 아니다 (장치 또는 시스템 내에서 다른 표면으로부터 첫 번째로 튕겨 나오지 않고). 포화기 표면 302에 존재하는 작동 액체는 증발하여 포화기 부위 301에 작동 액체 증기를 형성하고, 및 작동 액체 증기는, 노즐 305를 빠져나오는 (예를 들어, 분출로서) 샘플 흐름의 난류와 혼합된다. 샘플 흐름과 작동 액체 증기의 혼합물은 응축기 306으로 흐르고, 여기서 이 혼합물은 전형적으로 응축기 306 내에서 층류로 전환되고, 및 작동 액체 증기는 입자에 응축되어 확대된 입자를 형성한다. 확대된 입자를 포함하는 흐름은 그 후 유체 출구 304로부터 흘러나오고, 어떤 관점에서 광학적 입자 계수기로 투입된다. 이런 관점에서, 구멍이 있는 구조는 증기 생성에서 적용되지 않으며, 및 포화기 부위 301에서 샘플 흐름과 조합을 위하여 담체 유체 및 증기화된 작동 액체를 포함하는 별도의 담체 유체 흐름은 적용되지 않는다 (예를 들어, 별도의 주입구 또는 노즐을 통해).
도 4. 는 샘플 흐름이, 응축기 406을 가진 튜브-속- 튜브 모양인, 중앙 통로 408을 통해 투입되는 응축 입자 계수기의 관점을 묘사한다. 장치 및 시스템 400 은 포화기 부위 401, 포화기 표면 402, 유체 주입구 403, 유체 출구 404, 노즐 405, 및 응축기 406, 중앙 통로 408, 원주형 통로(circumferential passageway) 409, 수직축 (vertical axis) 410, 및 플래넘(plenum) 411을 포함한다. 응축기가 도 4 에서 단순함을 위해 모양 406로서 라벨 되지만, 기술적으로는 응축기는 원주형 통로 409 및 원주형 통로 409를 정의하는 내부 벽 및 외부 벽 (라벨 되지 않음)을 전반적으로 포함한다. 추가로, 장치 400이 작동 액체 없이 묘사되더라도, 그러한 작동 액체는, 어떤 관점에서는, 포화기 표면 402에와 같이, 존재할 수 있다. 입자를 검출 및/또는 성장 위한 방법에서 장치 또는 시스템 400이 작동하는 동안에, 작동 액체는 포화기 표면 402에 존재하고, 샘플 흐름은 유체 주입구 403을 통하고 및 중앙 통로 408을 통해, 전형적으로 층류로, 흐르고, 및 노즐 405를 벗어나면 난류로 전환한다 (예를 들어, 노즐 405는 분출을 포함한다). 이러한 관점에서, 노즐 405는 샘플 흐름을 작동 액체 표면에 수직적으로 향하도록 설정되어 있으며, 및 샘플 흐름은, 만약 존재한다면, 이 노즐 405의 방향 및 작동 액체 표면 사이 경로에 장애물이 없기 때문에, 작동 액체 표면과 직접적으로 접촉할 것이다. 포화기 표면 402에 존재하는 작동 액체는 증발하여 포화기 부위 401에 작동 액체 증기를 형성하고, 및 작동 액체 증기는, 노즐 405를 빠져나오는 (예를 들어, 분출로서) 샘플 흐름의 난류와 혼합된다. 샘플 흐름과 작동 액체 증기의 혼합물은 응축기 406의 벽 및 중앙통로 408의 벽 사이에서 형성된 원주형 통로 409로 흘러들어가고, 여기서 이 혼합물은 전형적으로 원주형 통로 409 내에서 층류로 전환되고, 및 작동 액체 증기는 입자에 응축되어 확대된 입자를 형성한다. 확대된 입자를 포함하는 흐름은 그 후 유체 출구 404로부터 흘러나오고, 어떤 관점에서 광학적 입자 계수기로 투입된다. 어떤 관점에서, 응축기 406 벽의 온도는 활발하게 조절된다, 예를 들어, 활발하게 냉각된다. 이 관점에서, 구멍이 있는 구조는 증기 생성에서 적용되지 않으며, 및 포화기 부위 401에서 샘플 흐름과 조합을 위하여 담체 유체 및 증기화된 작동 액체를 포함하는 별도의 담체 유체 흐름은 적용되지 않는다 (예를 들어, 별도의 주입구 또는 노즐을 통해).
도 5.는 도 4의 추가의 관점을 묘사하며, 여기서 저장고 512는 작동 액체를 포화기 표면 502로 공급하기 위하여 존재하고, 및 광학적 입자 계수기 516은 검출 및/또는 계수 (counting)를 위하여 확대된 입자를 받기 위하여 존재한다. 장치 및 시스템 500 은 포화기 부위 501, 포화기 표면 502, 유체 주입구 503, 유체 출구 504, 노즐 505, 응축기 506, 중앙 통로 508, 원주형 통로 509, 수직축 (vertical axis) 510, 플래넘(plenum) 511, 저장고 (reservoir) 512, 채널(channel) 513, 대용량 작동 액체 (bulk working liquid) 514, 작동 액체 표면 515, 및 광학적 입자 계수기 (optical particle counter) 516을 포함한다. 응축기가 도 5 에서 단순함을 위해 모양 506로서 라벨 되지만, 기술적으로는 응축기는 원주형 통로 509 및 원주형 통로 509를 정의하는 내부 벽 및 외부 벽 (라벨 되지 않음) 을 전반적으로 포함한다. 추가로, 장치 500이 작동 액체와 함께 묘사되더라도, 그러한 작동 액체는, 어떤 관점에서는, 예를 들어, 제조 후에 및 마지막 사용자에게 배달 후, 그러나 작동 전에는, 없을 수도 있다. 입자를 검출 및/또는 성장 위한 방법에서 장치 또는 시스템 500이 작동하는 동안에, 작동 액체는 포화기 표면 502에 존재하고, 및 그러한 작동 액체는 대량의 작동 액체 (bulk working liquid) 514 및 작동 액체 표면 515를 포함한다. 그러나, 어떤 관점에서 작동 액체는 필름 또는 얇은 필름으로 존재할 수 있으며, 이런 경우에 작동 액체는 작동 액체 표면을 포함하나 대용량의 작동 액체는 포함하지 않는다. 작동하는 동안에, 샘플 흐름은 유체 주입구 503을 통하고 및 중앙 통로 508을 통해, 전형적으로 층류로, 흐르고, 및 노즐 505를 벗어나면 난류로 전환한다 (예를 들어, 노즐 505는 분출을 포함한다). 이러한 관점에서, 노즐 505는 샘플 흐름을 작동 액체 표면 515에 수직적으로 향하도록 설정되어 있으며, 및 샘플 흐름은, 노즐 505의 방향 및 작동 액체 표면 515 사이 경로에 장애물이 없기 때문에, 작동 액체 표면 515와 직접적으로 접촉한다. 포화기 표면 502에 존재하는 작동 액체는 증발하여 포화기 부위 501에 작동 액체 증기를 형성하고, 및 작동 액체 증기는, 노즐 505를 빠져나오는 (예를 들어, 분출로서) 샘플 흐름의 난류와 혼합된다. 샘플 흐름과 작동 액체 증기의 혼합물은 응축기 506의 벽 및 중앙 통로 508의 벽 사이에서 형성된 원주형 통로 509로 흘러들어가고, 여기서 이 혼합물은 전형적으로 원주형 통로 509 내에서 층류로 전환되고, 및 작동 액체 증기는 입자에 응축되어 확대된 입자를 형성한다. 확대된 입자를 포함하는 흐름은 그 후 유체 출구 504로부터 흘러나오고 및 광학적 입자 계수기로 투입된다. 어떤 관점에서, 응축기 506 벽의 온도는 활발하게 조절된다, 예를 들어, 활발하게 냉각된다. 예를 들어, 포화기 부위에 노출된 작동 액체의 표면 면적을 조절하기 위하여, 유체학적 시스템 (fluidics system) 이 존재하고, 및 선택적으로 작동 액체 (예를 들어, 작동 액체 표면 515) 의 깊이, 표면 면적, 부피 또는 이들의 조합을 모니터하는 센서 (묘사되지 않은)와 함께, 및 선택적으로 작동 액체의 깊이 또는 부피, 또는 작동 액체 표면 515의 표면 면적을 표적 범위에서 유지하기 위한 하나 또는 그 이상의 펌프 (묘사되지 않음) 와 함께, 저장고 512 및 채널 513을 포함한다. 그러한 유체학적 시스템 (fluidics system) 은 작동 액체 증기의 생성을 촉진하기 위하여 작동 액체 (예를 들어, 포화기 표면 502에 존재하는 작동 액체)의 온도를 증가시키기 위한 하나 또는 그 이상의 가열 소자 (heating element) (묘사되지 않음) 를 포함할 수 있다. 이러한 관점에서, 구멍이 있는 구조는 증기 생성에서 적용되지 않으며, 및 포화기 부위 501에서 샘플 흐름과 조합을 위하여 담체 유체 및 증기화된 작동 액체를 포함하는 별도의 담체 유체 흐름은 적용되지 않는다 (예를 들어, 별도의 주입구 또는 노즐을 통해).
도 6. 은 응축 입자 계수기 관점의 튜브-속-튜브 모양 (tube-in-tube configuration) 의 상세한 모습을 묘사한다. 특히, 도 6은 도 4 및 도 5의 튜브-속-튜브 모양의 상세한 모습이다. 튜브-속-튜브 모양 (tube-in-tube configuration) 600은 노즐 605, 중앙 통로 608, 원주형 통로 609, 수직축 610, 내부 벽 620, 외부 벽 617, 원주형 통로 609에 노출된 내부 벽 620의 한 부분 618 및 원주형 통로 609에 노출된 외부 벽 617의 한 부분 619를 포함한다. 직선 화살표는 층류를 표시하고 및 굴곡된 화실표는 난류를 표시한다. 중앙 통로 608에서 흐름은, 반대 방향이지만, 원주형 통로 609에서의 흐름에 평행하다. 원주형 통로 609, 및 원주형 통로 609를 정의하는 내부 벽 620 및 외부 벽 617은 집단적으로 응축기를 포함한다. 어떤 관점에서, 내부 벽 620 및 외부 벽 617은 원형, 세모, 네모, 오각형, 육각형, 다각형, 또는 이들 어느 조합으로 수직축 610 근처에서 모양을 가진다. 도 6.에서 묘사된 대로, 내부 벽 620 및 외부 벽 617은, 지름 또는 모양이 원주형 통로 609 또는 중앙 통로 608의 길이 전체를 통해 일정할 필요는 없으므로, 수직축 610에 따라 지름 또는 모양을 바꿀 수 있다. 입자를 검출 및/또는 성장 위한 방법에서 장치 또는 시스템이 작동하는 동안에, 이 방법은 도 6.에서 보여준 대로 튜브-속-튜브 모양을 적용하고, 샘플 흐름은 중앙 통로 608을 통해 층류로 흐르고, 및 노즐 605를 빠져나가면 난류로 전환된다 (예를 들어, 노즐 605는 분출을 포함한다). 묘사되지는 않았지만, 노즐 605를 빠져나간 후에는, 샘플 흐름은 작동 액체 증기와 혼합되며, 및 이 혼합물은 난류이다. 굴곡된 화살표로 제시된 바와 같이 난류에 있는, 샘플 흐름과 작동 액체 증기의 혼합물은, 내부 벽 620 및 외부 벽 617 사이에서 형성된 원주형 통로 609로 흐르고, 여기서 이 혼합물은 직선 화살표로 제시된 대로 원주형 통로 609 내에서 층류로 전형적으로 전환된다. 원주형 통로 609 내에서, 작동 액체 증기는 입자에서 응축되어 확대된 입자를 형성한다. 어떤 관점에서, 내부 벽 620 및 외부 벽 617은, 예를 들어, 다른 열 전도성을 가진, 다른 재료로 만들어진다. 어떤 관점에서, 외부 벽 617의 온도는 활발하게 조절된다, 예를 들어, 활발하게 냉각되거나 또는 가열된다. 어떤 관점에서, 내부 벽 620의 온도는 활발하게 조절된다, 예를 들어, 활발하게 냉각되거나 또는 가열된다. 어떤 관점에서, 내부 벽 620 및 외부 벽 617 둘 다의 온도가 활발하게 조절된다. 어떤 관점에서, 내부 벽 620은 열적인 단열재 (예를 들어, 열적으로 비전도성인 재료)를 포함한다.
도 7.은 입자 검출 및 성장을 위한 방법의 관점의 흐름도 700을 묘사한다. 이러한 관점에서, 이 방법은 작동 액체를 지지하도록 설정된 포화기 부위 (saturator region) 및 포화기 표면 (saturator surface) 을 포함하는 장치 또는 시스템을 제공하는 단계 701, 적어도 작동 액체의 한 부분을 증발시켜 포화기 부위를 작동 액체 증기로 포화 또는 초 포화를 야기하는 단계 702, 입자를 포함하는 샘플 흐름을 작동 액체 증기로 향하게 하는 단계 703, 이 혼합물을 응축기로 수송하는 단계 704, 여기서 작동 액체 증기는 입자에 응축되어 확대된 입자를 형성하고, 확대된 입자를 검출하기 위하여, 확대된 입자를 입자 계수기 (예를 들어, 광학적 입자 계수기) 로 향하도록 하는 단계 705, 및 포화기 부위에 노출된 작동 액체 표면의 표면 면적을 조절하기 위하여 작동 액체의 특징을 모니터링 하는 단계 706을, 여기서 모니터 되는 특징은 포화기 표면에 있는 작동 액체의 깊이, 포화기 부위에 노출된 표면 면적, 또는 포화기 표면에 있는 작동 액체의 부피 중 하나인 것을, 포함한다. 이들 단계 어느 것도 제외될 수 있거나 또는 다른 순서로 정렬될 수 있고, 및/또는 추가의 단계가 첨가될 수 있다.
도 8.은 여기서 공개된 장치 또는 시스템의 포화기 부위에 노출된 작동 액체 표면의 표면 면적을 조절하는 관점에서 흐름도를 묘사한다. 이런 관점에서, 표면 면적을 조절하는 것은, 포화기 표면에 있는 작동 액체의 깊이 및/또는 부피, 및/또는 포화기 부위에 노출된 작동 액체 표면의 표면 면적을 모니터링 하는 단계 801, 깊이, 부피, 표면 면적, 또는 이의 어느 조합을 깊이, 부피, 및/또는 표면 면적의 표적 범위 하나 또는 그 이상에 비교하는 단계 802, 깊이, 부피, 및/또는 표면 면적이 각각의 표적 범위 밖에 있을 경우에, 추가의 작동 액체를 저장고로부터 공급하여 (예를 들어, 하나 또는 그 이상의 펌프, 모세관 작용, 또는 중력으로) 깊이, 부피, 및/또는 표면 면적을 조정하는, 단계 803, 장치 또는 시스템이 멈추었을 때 작동 액체를 포화기 표면으로부터 저장고로 이동시키는 단계 804, 및 시스템 또는 장치에 전원이 들어왔을 때 작동 액체를 저장고로부터 포화기 표면으로 이동시키는 단계 805, 를 포함한다. 점선 화살표는 함축적으로 선택적 단계를 표시한다, 그러나 도 8에서 묘사되거나 서술된 어느 단계도 제외될 수 있거나 또는 다른 순서로 정렬될 수 있고, 및/또는 추가의 단계가 첨가될 수 있다.
실시 예시
본 발명의 관점은 다음의 비-제한적인 실시 예시에 의해 추가로 이해될 수 있다.
실시 예시 1: 소형 심지 없는 소용돌이로 혼합된 열 확산 응축 입자 계수기 (Compact wickless turbulently mixed thermal diffusion condensation particle counter)
이 실시 예시는 응축 입자 계수기 (condensation particle counter, CPC), 특히, 소형 심지 없는 소용돌이로 혼합된 열 확산 CPC, 의 어떤 관점을 보여준다.
소형 심지 없는 소용돌이로 혼합된 열 확산 CPC는 에어로졸 유체 흐름 (aerosol fluid stream) 에서 입자를 검출하는 장치이다. 에어로졸 샘플 흐름은 층류 (laminar flow) 열적 확산 응축 성장 부위(laminar flow thermal diffusion condensation growth region)로 빨리 전환되기 전에 포화된 작동 액체 증기와 소용돌이 적으로 혼합된다. 주입되는 에어로졸 샘플 흐름은 작동 액체의 표면에 수직적인 방향이다. 에어로졸 샘플 흐름 및 포화된 작동 액체 증기를 포함하는 응축 흐름 줄기는, 반대 방향이지만, 주입되는 에어로졸 샘플 흐름에 평행하게 흐른다.
이 관점에서 서술된 소형 심지 없는 소용돌이 적으로 혼합된 열적 확산 응축 입자 계수기 (wickless turbulently mixed thermal diffusion condensation particle counter) 는 소형이고, 비싸지 않고, 및 반도체 공정 도구의 내부에 적용하기에 충분히 탄탄한, 10nm-이하 (sub-10nm) 입자를 검출할 수 있게 하는 입자 계수기에 대한 필요성을 해결한다.
어떤 관점에서, 소형 심지 없는 소용돌이 적으로 혼합된 열적 확산 응축 입자 계수기는 매니폴드 (manifold)로 미끄러져 들어가는 도킹 스테이션 (docking station)으로 장착될 수 있고 및 매니폴드와 CPC 사이에 보통 있는 부품이다. 어떤 관점에서, 도킹 스테이션은 IP 주소 및 하나 또는 그 이상의 사용자 연결을 함유한다 ((예를 들어, 데이터, 아날로그 입력 출력 (analog input output), 디지털 입력 출력 (digital input output), 이더넷 스위치 (ethernet switch), 진공(vacuum), 전력(power), 또는 이들의 어느 조합)). 도킹 스테이션은 빠른 서비스 간격, 가능한 최소의 사용자 상호작용으로 다른 유닛을 교체를 하도록 한다.
소형 심지 없는 소용돌이 적으로 혼합된 열적 확산 응축 입자 계수기의 추가의 관점에는 제거 가능하고 및 대체 가능한 작동 액체 용기 (container)가 포함될 수 있다. 이 제거 가능하고 및 대체 가능한 작동 액체 용기는, 이것에만 국한하지 않고, 포화기 (saturator), 작동 액체 저장고(working liquid reservoir), 작동 액체 저장고, 유체 수준 센서 (fluid level sensors), 유체 수준 상태 표시(fluid level status indication), 및 작동 액체 수송 펌프(working liquid transport pump)를 포함하는, 전체 유체학적 집합체까지 구성될 수 있다.
실시 예시 1에서 서술된 것을 포함하는, 여기서 서술된 장치, 시스템, 또는 방법의 시행은, 여기 다른 곳에서 서술된 대로, 알려진 CPC 기기로부터 겪게 되는 다양한 쟁점들을 다룬다.
CPC 시스템 구성요소 (CPC System Components)
이 실시 예시에서 서술된 CPC의 어떤 관점에서, CPC 시스템 구성 요소에는 저장고 (reservoir), 유체 수송 시스템(fluid transport system), 포화기 (saturator), 응축기 (condenser), 플래넘(plenum), 입자 계수기 (particle counter), 열 관리 시스템 (thermal management system), 샘플 흐름 모니터(sample flow monitor), 도킹 스테이션 (docking station), 및 환경 모니터 (environmental monitor)가 포함된다.
도 9. 는 샘플 흐름에서 확대된 입자를 위한 포화 및 응축 컨디션을 제공하기 위한 튜브-속-튜브 기하학적 구조로 제공되는 포화기 부위 901 및 응축기 902를 포함하는 응축 입자 계수기 (condensation particle counter, CPC) 의 횡단면 측면관을 제공한다. 도 9에서 보여준 대로, 확대된 입자를 응축기 902로부터 받고 및 검출하고 및 계수하기 위한, 광학적 입자 계수기 일 수 있는, 입자 계수기 916가 있다,
도 9.에서 보여준 대로, 샘플 흐름은 샘플 주입구 903을 통해 CPC로 들어가고 및 중앙 통로 904를 거쳐 포화기 플레이트 (saturator plate) 922의 포화기 표면 921에 제공된 작동 액체를 가지고 있는 포화기 부위 901로 수송되고, 여기서 포화기 표면 921은 포화기 부위 901에서 작동 액체 증기를 생성하는 작동 액체를 지지하도록 설정되어 있다. 작동 액체는 작동 액체 표면이 포화기 부위 901에 있는 샘플 흐름에 노출된 작동 액체 표면을 가진 대용량의 작동 액체, 표면 면적에 의해 특징지어지는 작동 액체 표면을 포함한다. 유체 주입구 903은 중앙 통로 904를 거쳐 포화기 부위 901과 유체 연통에 있으며, 이는 입자를 포함하는 샘플 흐름을 작동 액체 증기로, 및/또는 포화기 플레이트 (saturator plate) 922의 포화기 표면 921에 제공된 작동 액체의 표면 쪽으로 또는 표면을 향하도록 설정된 노즐 905에서 끝나고, 이로써 난류에서 혼합물을 생성하고, 이 혼합물은 작동 액체 증기 및 샘플 흐름을 포함한다. 어떤 관점에서, 포화기 플레이트 922의 포화기 표면 921에 제공된 작동 액체는, 예를 들어, 샘플 흐름에 작동 액체의 실질적으로 일정한 표면을 제시하기 위하여 (예를 들어, 샘플 흐름에 노출된 실질적으로 일정한 표면 면적) 유체학적으로 모니터 되고 및/또는 조절된다. 그러한 관점에서, 포화기 표면 921에서 작동 액체의 깊이, 포화기 부위 901에 노출된 작동 액체의 표면 면적, 또는 포화기 표면 921에서 작동 액체의 부피 중 적어도 하나를 모니터하여 포화기 부위 901에 노출된 작동 액체의 표면 면적을 조절하도록 설정된 유체학적 시스템 (도 9에 묘사되지 않음)이 적용된다.
응축기 902는 포화기 부위 901과 유체 연통에 있으며 및 적어도 작동 액체 증기의 한 부분을 적어도 입자의 한 부분에 응축시키기 위하여 샘플 흐름과 작동 액체 증기의 혼합물을 받고 및 냉각시키도록 설정되어 있어, 이로써 확대된 입자를 형성한다. 응축기 902는 수직축에 따라 위치하여 있고 및 중앙 통로 904를 정의하는 내부 벽 920, 수직축에 따라 위치하여 있고 및 내부 벽 920을 둘러싸고 있는 외부 벽 917, 및 응축기 902, 온도 조절을 촉진하기 위하여 단열재 925를 가지고 있다. 원주형 통로 918이 내부 벽 920 및 외부 벽 917 사이에 형성되고, 및 샘플 흐름 및 작동 액체 증기의 혼합물은 이 원주형 통로 918 내에서 냉각된다. 원주형 통로 918 내에서 냉각은 적어도 작동 액체 증기의 한 부분이 혼합물에 있는 입자의 적어도 한 부분에 응축하는 결과가 되고, 이로써 확대된 입자를 형성한다. 응축기의 냉각은, 공기 냉각, 열전기적 냉각, 액체 냉각, 방열판의 사용, 열 파이프의 사용 또는 이와 유사한 것을 포함하는 당 업계에서 알려진 다양한 적극적인 또는 수동적인 냉각 구조 및 장치로 달성될 수 있다. 플래넘 (plenum) 911은 샘플 흐름 및 작동 액체 증기의 냉각된 혼합물을 응축기 902로부터 받도록 설정되어 있다. 확대된 입자를 포함하는 냉각된 혼합물은 입자 계수기 916 로 향하고 및 흐름 조절 구멍 923을 통과하여 시스템 900 밖으로 나오게 한다. 유체 작동은, 펌프, 환풍기, 팬, 집 진공 라인 (house vacuum line) 또는 이와 유사한 것 하나 또는 그 이상과 같은, 당 업계에서 알려진 작동기에 의해 달성될 수 있다.
도 10.은 응축 입자 계수기(condensation particle counter, CPC) 의 구성요소 1000의 측면 투시도를 제공한다. CPC는 포화기 부위 1001, 내부 벽 1020 및 외부 벽 1017을 가진 튜브-속-튜브 기하학적 구조를 가진 응축기 1002, 방열판(heatsink) 1023, 펠티어 (peltier) 1024, 등속 운동 샘플 프로브 (isokinetic sampling probe) 1022, 및 추가의 유체학적 시스템 (fluidics system) 의 상세도, 포함하고, 이 유체학적 시스템은 온도 프로브 (temperature probe) 1027, 열 요소 (heating element) 1028, 및 유체 접속기(fluid interface) 1026을 포함한다.
도 10. 에서 보여준 대로, CPC는 포화기 부위 1001에서 작동 액체 증기를 생성하는 작동 액체를 지지하도록 설정된 포화기 표면 1021을 포함하는 포화기 플레이트 (saturator plate) (묘사되지 않음) 를 포함한다. 입자를 포함하는 샘플 흐름은 유체 주입구 (묘사되지 않음) 를 통해 중앙 통로 1004로 및 포화기 부위 1001에 위치한 작동 액체 증기로 지향하여, 샘플 흐름과 작동 액체 증기를 포함하는 난류에서 혼합물의 결과가 된다. 이 혼합물은 응축기 1002를 통해 수송되고 여기서 적어도 작동 액체 증기의 한 부분이 샘플 흐름의 입자의 적어도 한 부분에 응축되고 및 샘플 흐름의 입자의 크기가 증가하고, 이로써 확대된 입자가 생성된다. 그러한 응축은 원주형 통로 1018 내에서 일어나며, 이는 내부 벽 1020 및 외부 벽 1017 사이에서 형성된다. 응축기 1002 내에 냉각 작용은, 응축기 외부 벽 1017을 냉각하는, 펠티에 (peltier) 1024, 및 이어서 펠티어 1024로부터 유래된 열의 싱크대 (sink)로서 작용하는, 방열판 (heatsink) 1023 에 의해 촉진된다. 단열재 1025는 응축기 1002의 온도 조절을 촉진한다. 샘플 흐름, 작동 액체 증기, 및 확대된 입자를 포함하는 냉각된 혼합물은 플레넘 1011을 통하여 입자 계수기 1016으로 향한다.
구성요소 1000은 추가로 포화기 부위 1001에 노출된 작동 액체의 표면 면적을 조절하기 위한 유체학적 시스템 (fluidics system), 작동 액체 및/또는 포화기 표면 1021의 온도를 모니터하기 위한 프로브 1027을 포함하는 유체학적 시스템 1003, 작동 액체 및/또는 포화기 표면 (또는 작동 액체와 접촉하고 있는 유체학적 시스템의 다른 부품)의 온도를 조절하는 가열 요소 1028, 및 작동 액체를 포화기 표면 1021로 제공하거나 포화기 표면으로부터 작동 액체를 제거하기 위하여 포화기 표면 1021에 있는 작동 액체를 작동 액체의 저장고 (묘사되지 않음)와 연결을 위한 유체 인터페이스 (fluid interface) 1026을 포함한다. 유체학적 시스템은 포화기 표면 1021에 있는 작동 액체의 깊이, 포화기 부위 1001 에 노출된 표면 면적, 또는 포화기 표면 1021에 있는 작동 액체의 부피 중 적어도 하나를 모니터링 하기 위한 하나 또는 그 이상의 센서 (묘사되지 않음) 를 또한, 포함할 수 있다. 유체학적 시스템은 하나 또는 그 이상의 밸브, 유체 작동제 (fluid actuators), 펌프, 센서, 채널 (channel), 등을 또한 포함할 수 있다. 포화기 부위 1001 에 노출된 작동 액체 표면의 표면 면적을 조절하여, 포화기 부위 1001에 작동 액체의 적절한 포화가 정확하게 달성될 수 있다.
도 11.은 응축 입자 계수기 시스템을 장착하기 (mounting) 위한 구성요소의 측면 투시도를 제공한다. 구성요소 1100은 방열판 (heatsink) 1123, 입자의 검출 및/또는 성장을 위한 장치 또는 시스템을 위한 마운트 (mount) 1125, 입자 계수기를 위한 마운트 (mount) 1126, 및 등속 운동 샘플링 프로브 (isokinetic sampling probe)를 위한 마운트 1127을 포함한다.
CPC 시스템 흐름 경로 (CPC System Flow Path)
샘플 흐름 경로 (Sample Flow Path)-샘플 흐름은 포화기 및 작동 액체 표면 (예를 들어, 작동 액체 표면) 에 수직적인 방향에서 시스템으로 도입된다. 그러나, 다른 방향도 가능하며 및 여기서 고려되었다. 샘플 흐름은 또한, 다른 방향도 가능하고 및 여기서 고려되었지만, 응축기 흐름 경로에 평행하게 향한다. 샘플 흐름은 샘플 주입구를 통해 층류 (laminar flow) 를 가진다. 작동 액체 (예를 들어, 작동 액체) 위에 포화기 면적 (예를 들어, 포화기 부위) 에 들어가면, 샘플 흐름은 포화기 (예를 들어, 포화기 표면 또는 포화기 플레이트) 에 작동 액체 풀 (working liquid pool) (예를 들어, 작동 액체) 위에 위치한 주입구의 끝에 있는 분출구 (jet) (예를 들어, 노즐)의 사용을 통하여 난류 부위 (turbulent flow area) 로 전환된다. 난류 부위는 증기화된 작동 액체를 샘플 흐름에 첨가하는데 충분한 시간을 제공한다. 난류 부위는 균일한 혼합을 달성하기 위하여 증기화된 작동 액체 (예를 들어, 작동 액체 증기) 와 샘플 흐름의 충분한 혼합을 제공한다. 난류 부위로부터의 혼합 및 추가의 증기 수집 둘 다는 좀 더 높은 유량 시스템의 사용을 하게 하며 분당 15리터 (Liters) 의 샘플 흐름 속도까지 달성하게 한다. 난류 부위는 샘플 부피 100%가 포화 되게 하고 및 샘플 되게 한다. 작동 액체 증기 (예를 들어, 작동 액체 증기)를 잔뜩 실은 샘플 흐름은 응축기 부분으로 들어가서 포화기 위의 난류 부위 (예를 들어, 포화기 부위) 로부터 응축기에 층류로 전환된다. 응축기에 있는 농축 흐름 부위 (concentric flow area) 는 응축기와 입자 계수기 사이에 위치하여 있는 플래넘 (plenum)에 합쳐진다. 플래넘의 기하학적 구조는 확대된 입자의 벽 충돌이 최소화되는 그런 구조이다. 확대된 입자를 함유하는 샘플 흐름은 입자 계수기를 통하여, 흐름 센서를 통하여 흐르고 및 집 진공 시스템 (house vacuum system) 까지 흐른다.
CPC 시스템 특징 (CPC System Features)
프로필렌 글라이콜 작동 액체 (Propylene Glycol Working liquid)-어떤 관점에서, 폴리에틸렌 글라이콜은: (1) 긴 액체 수명에서 낮은 포화된 증기 압력, (2) 비-독성, (3) 무색, (4) 무취, (5) 비-VOC 생산하는, (6) 더 빠른 성장을 위한 낮은 증기 압력을 통한 달성 가능한 높은 포화 비율, (7) 유체가 광학체 (optics) 로 이동하는 가능성이 더 작음을 통해 좀 더 탄탄한 디자인을 초래하는 더 적은 유체 사용, (8) 유체 분자에 응축을 통해 더 적은 오류 계수 (false counts) 를 초래하는 더 낮은 휘발성, (9) 작동 액체를 다시 채우는 서비스의 빈도를 낮게 요구하거나 또는 이 중 어느 조합 중 적어도 하나를 포함하는, 하나 또는 그 이상의 이유로, 적절한 작동 액체 (예를 들어, 작동 액체) 이다.
응축기 기하학적 구조 (Condenser Geometry)-어떤 관점에서, (1) 이 기하학적 구조는 가장자리 효과가 적거나 아주 없고, (2) 높은 (또는 가장 높은) 응축 비율 효과, (3) 좀 더 소형인 디자인, 또는 (4) 응축 비율의 변화 없이 면적이 무한적으로 확산 될 수 있기 때문에 더 큰 부피 흐름: 중 적어도 하나를 포함하는, 하나 또는 그 이상의 이유로, 응축기의 적절한 기하학적 구조로서 튜브-속-튜브가 선택된다.
심지 없는 포화기 디자인 (밀리-풀 된 포화기) (( Wickless Saturator Design) (milli-pooled saturator))-이 실시 예시에서, 심지 없는 포화기 디자인이 사용되며, 전통적인 풀 된 포화기 CPC 디자인의 개선을 나타낸다. 이 실시 예시의 개선된 포화기 디자인의 한 장점은 주어진 어떤 시간에 총 유체 (예를 들어, 작동 액체) 의 단지 작은 부분만을 가열하는 데 있으며, 이는 좀 더 좋고 및 좀 더 일정한 유체 온도 (예를 들어, 작동 액체) 를 조절하도록 하고 및 궁극적으로 좀 더 일정한 기기 수행력이 되게 한다. 적은 양의 유체 (예를 들어, 작동 액체) 의 가열 및 단지 적은 양의 유체 (예를 들어, 작동 액체) 를 샘플 흐름에 노출 시키는 것은 유체의 오염 및 분해가 덜 되게 함을 제공하여 동일한 수행력으로 더 긴 유체 (예를 들어, 작동 액체) 수명을 가지게 한다. 유체의 수준 (예를 들어, 작동 액체의 수준) 은 증기 형성 (예를 들어, 작동 액체 증기형성) 을 위하여 작동 액체 (예를 들어, 작동 액체)의 가용 가능한 표면 면적을 같게 또는 비슷하게 유지하고, 같은 양의 증기가 샘플 흐름과 상호작용하게 유지하고, 및 활성적인 작동 액체 전체를 통해 같은 및 최소화된 열 구배 (thermal gradient)를 유지하게 하여 일정한 수행능력을 주기 위하여 모니터 되고 및 조절될 수 있다. 어떤 관점에서, (1) 오류 계수 (false count)가 나올 수 있는 흘리기 (shedding)를 방지하고, (2) 다공성 배지와의 상호 작용이 없으므로 더 적은 입자 손실, (3) 다공성 배지를 통한 흐름으로부터의 제한이 없으므로 더 높은 유량, 또는 (4) 이들의 어느 조합 중 적어도 하나를 포함하는, 하나 또는 그 이상의 이유로, 심지 구조를 적용하지 않는 것은 유리하다.
저장고 (Reservoir)-어떤 관점에서, 저장고 (reservoir)가 적용되고 및 여기서 서술된 그런 것과 같은, 하나 또는 그 이상의 특징을 가질 수 있다. 저장고는 든든한 몸체 (solid body) 또는 유연한 벽 (flexible wall) 디자인이다. 저장고는 유체 수준 (예를 들어, 작동 액체 수준)을 3차원으로 모니터하기 위하여 유체 수준 센서 어레이 (fluid level sensor array)로 장치된다. 유체 수준 센서는 시스템 방향성 및 유체 사용 비율은 물론 잔여 유체 수준의 진단적인 능력 제공한다. 저장고는 저장고가 거친 몸체 (rigid body) 디자인일 때 수동적인 조합 밸브 (passive combination valve) 로 장치되어 있어, 압력의 축적 없이 유체 수송 시스템의 작동을 하게 한다. 유연한 벽 저장고는 선택적으로 수동적인 조합 밸브를 적용한다. 조합 밸브는 유체를 저장고로 및 저장고로부터 이동하게 하고 및 수송 중에 누출을 방지한다. 저장고는 서비스 폿 (service port) 을 함유하여 서비스 동안에 유체를 순수하게 유지하기 위하여 시스템 작동 액체가 흘러 내려가게 한다. 서비스 밸브는 수송 및 작동 동안에 함유된 유체를 유지하기 위하여 정상적으로 봉인되어 닫혀 있으나, 그러나 주사기 활성화로 열린다. 저장고는 유체 수송 시스템에 적절한 연결 (connections)을 함유한다. 유체 게이지 (fluid gauge)는 유체 수준 센서 어레이 (fluid level sensor array) 에 해당하는 유체 수준의 연속적인 시각적 표시 제공한다.
유체 수송 시스템 (Fluid Transport System)- 어떤 관점에서, 유체 수송 시스템이 사용되고 및 여기 서술된 그런 것과 같은, 다양한 특징의 하나를 가질 수 있다. 유체 수송 시스템은 유체적 펌프 (fluidic pump)에 의해 작동된다. 이 펌프는 마이크로-연동 펌프(micro-peristaltic pump), 주사기 펌프 (syringe pump), 피에조 펌프 (piezo pump), 계량 펌프 (metering pump), 등이다. 이 펌프는 주사기 펌프 (syringe pump), 피에조 펌프 (piezo pump), 계량 펌프 (metering pump), 등이다. 유체 수송 시스템은 유체를 저장고 및 포화기 (예를 들어, 포화기 플레이트 또는 포화기 표면) 사이에서 이동시키기 위한 하나 또는 시리즈의 펌프이다. 펌프는 저장고 및 포화기 사이의 유체를 알려지고 및 조절된 비율로 이동하기 위하여 사용된다. 조절 시스템은 유체 수준 센서, 시간-기반한, 펌프 비율-기반한, 또는 이들의 어느 조합으로 활발히 조절된다. 이 펌프는 기기 수행능력의 일정성을 유지하기 위한 작동 액체 표면 면적 (예를 들어, 작동 액체 표면의 표면 면적)을 유지하기 위하여 사용된다. 펌프는 시스템이 꺼졌을 때 및 전력이 손실될 때 수송 도중 원하지 않는 유체 이동을 방지하기 위하여 모든 유체를 시스템의 저장고로 이동하는데 사용된다. 전력이 꺼진 상태의 시스템에서 펌프는 작동 액체를 저장고에 봉인하고 및 추가로 원하지 않는 유체 이동을 방지하는 밸브로서 작동한다.
이중 응축기 재료 사용 (Dual Condenser Material Usage) -어떤 관점에서, 응축기는 어떤 특징에 의해 성질이 규명된다. 응축기의 흐름 경로의 내부 방향에 재료는 (예를 들어, 원주형 통로에 노출되어 있는 내부 벽) 흐름 경로의 외부 방향과 다른 재료이다 (예를 들어, 원주형 통로에 노출된 외부 벽). 외부 흐름 경로 응축기 온도는 활발하게 조절된다. 내부 흐름 경로 응축기 재료는 열적으로 비-전도성 재료이다. 하나는 활발하게 조절되면서, 두 재료의 사용, 및 흐름 경로 및 응축기 기하학적 구조는 흐름 구배 (flow gradient) 와 짝이 맞는 열적 구배 (thermal gradient)를 생산하고 및 그러므로 응축기의 횡단면을 걸쳐 입자 구배 (particle gradient) 를 생산한다. 이는 응축기가 더 작은 물리적 크기에서 좀 더 효율적 이도록 한다.
집 진공 및 열 관리 시스템 (House Vacuum and Thermal Management System)-어떤 관점에서, 집 진공(house vacuum) 및/또는 열 관리 시스템이 적용된다. 최적의 시스템 수행을 위한 입자 계수기를 통한 흐름은 물론 냉각 요소 둘 다를 제공하기 위하여 집 진공 시스템이 사용된다. 집 진공 분배 시스템은 다른 의도적인 사용을 위해 집 진공의 유량을 나누고 및 조절하기 위하여 기기 내부에 둔다. 부품 냉각을 위한 바람직한 부피 유량은 물론 샘플 유량 입자 계수를 생성하기 위하여 흐름 조절 요소가 사용된다. 열 관리를 위하여, 방 공기 (room air)가 시스템 전자기기 (system electronics), 레이저 드라이버 (laser driver), 및 응축기 방열판 (condenser heatsink)에 걸쳐 당겨진다. 시스템 내에 바람직한 부품에 걸쳐서 방 공기로부터 끌어온 흐름에 초점을 두기 위하여 환기가 되는 엔클로져 (enclosure)가 사용된다. 병합된 흐름 분배기를 가진 장막 (shroud)은 방열판 (heatsink) 을 덮어 방열판 핀( fins)의 사용을 최적화하고 및 방열판을 걸쳐 공기 속도를 증가함으로서 더 높은 수준의 냉각을 제공한다.
도킹 스테이션 (Docking Station)-어떤 관점에서, 도킹 스테이션 (docking station)이 적용된다. 도킹 스테이션은 매니폴드로 (manifold)로 미끄러져 들어가며 및 매니폴드 및 CPC 사이에 공통적인 부품이다. 도킹 스테이션은 IP 주소 및 하나 또는 그 이상의 사용자 연결 ((예를 들어, 데이터, 아날로그 입력 출력 (analog input output), 디지털 입력 출력 (digital input output), 이더넷 스위치 (ethernet switch), 진공, 전력, 또는 모든 부품을 포함하는, 이들의 어느 조합)) 을 함유한다. 도킹 스테이션은 빠른 서비스 간격을 하게 하고 및 가능한 한 최소의 사용자 상호작용으로 다른 유닛의 교환 (스와핑)을 하게 한다.
진단법(Diagnostics)-어떤 관점에서, 입자에 대하여 진단법이 수행된다. (1) 경향 모니터링을 위한 각 개별 입자 경우 및 역사적 경우 둘 다에서 입자 성장 (전반적인 시스템 건전성), (2) 시스템 유량, (3) 샘플 입자 전하 및 재료, (4) 유체 오염, (5) 유체 분해, 또는 (6) 이들의 어느 조합 중 하나 또는 그 이상의 잠재적 분석을 위하여 펄스 높이 분석기 (pulse height analyzer, PHA)로서 사용될 필드-프로그램가능한 게이트 에레이 ((field-programmable gate array (FPGA))로 입자 계수기 시그날이 주입된다. 저장고 및 포화기 둘 다로부터 유체 수준 센서가: (1) 유체 오염, (2) 유체 분해 (3) 시스템 오리엔테이션, (4) 잔여 작동 시간, (5) 시스템 건정성을 위한 유체 사용 비율, 또는 (6) 이들의 어느 조합 중 적어도 하나의 잠재적 분석을 위하여 적용된다. 환경적 센서 (Environmental Sensors)가 (1) 수행력을 유지하기 위하여 작동 세트 포인트 (operational set points) 에서 변화, (2) 극도의 환경 경우 시스템 자체-보호, 또는 (3) 이의 조합 중 적어도 하나의 잠재적 분석을 위하여 적용된다.
실시 예시 1의 어떤 관점에 관련되는 어떤 특징 또는 여기 다른 곳에서 공개된 관점은 미국 특허 8,869,593에 공개되고, 그 전문이 모든 목적에서 참고문헌으로 병합된다.
실시 예시 2: 소형 심지 없는 소용돌이로 혼합된 열 확산 응축 입자 계수기 (compact
wickless
turbulently mixed thermal diffusion condensation particle counter)의 계수 효율
이 실시 예시는 응축 입자 계수기 (condensation particle counter, CPC) 의 어떤 관점을, 특히, 소형 심지 없는 소용돌이로 혼합된 열 확산 CPC의 계수 효율 커브 (counting efficiency curve) 를 보여준다.
도 4, 9, 및 10에서 묘사된 대로 폴리에틸렌 글라이콜을 작동 액체로서 사용하여 CPC가 사용되었다. 샘플 흐름은 장치 또는 시스템을 통과하여 확대된 입자를 형성하고, 및 입자는 광학적 입자 계수기로 전달되었다. 도 12 는 10nm (1), 7nm (2) 및 5nm (3) 입자를 표적으로 하는 시스템에 대한 크기 의존적인 입자 계수 효율 커브를 보여주는 플럿을 제공한다.
추가의 관점은 다음을 포함한다:
관점 1. 입자를 검출 및/또는 성장시키는 방법으로, 그 방법은:
작동 액체 (working liquid) 및 포화기 부위 (saturator region) 를 포함하는 장치를 제공하고,
여기서 작동 액체는 포화기 부위에 노출된 작동 액체 표면을 가진 대용량 작동액체 (bulk working liquid)를 포함하고, 작동 액체 표면은 표면 면적으로 특징지어지고, 및 작동 액체는 포화기 부위에서 포화기 표면에 위치하여 있고,
작동 액체의 적어도 한 부분은 증발시켜 작동 액체 증기를 형성하고,
입자를 포함하는 샘플 흐름을 포화기 부위에 위치하여 있는 작동 액체 증기로 향하도록 하여, 샘플 흐름 및 작동 액체 증기를 포함하는 혼합물의 결과가 되게 하여, 여기서 이 혼합물은 난류이고,
이 혼합물을 응축기를 통해 수송하고 및 거기서 이 혼합물을 냉각시키고,
여기서 작동 액체 증기의 적어도 한 부분은 샘플 흐름의 입자의 적어도 한 부분에 응축하고 및 샘플 흐름에 있는 입자의 크기가 증가하고,
확대된 입자를, 광학적 입자 계수기와 같은, 입자 계수기로 향하도록 하고, 및
포화기 표면에 작동 액체의 깊이, 포화기 부위에 노출된 표면 면적, 또는 포화기 표면에 작동 액체의 부피 중 적어도 하나를 모니터링 하여 포화기 부위에 노출된 표면 면적을 조절하는 것을, 포함한다.
관점 2. 관점 1의 방법에서, 추가로 표면 면적의 표적 범위를 유지하기 위하여 추가의 작동 액체를 공급하는 것을 포함하고, 여기서 표면 면적의 표적 범위는 0.01 내지 500cm2 이다.
관점 3. 관점 1 또는 관점 2의 방법에서, 추가로 깊이의 표적 범위를 유지하기 위하여 추가의 작동 액체를 공급하는 것을 포함하고, 여기서 깊이의 표적 범위는 0.001 내지 100 mm이다.
관점 4. 관점 1-3 의 어느 하나의 방법에서, 추가로 부피의 표적 범위를 유지하기 위하여 추가의 작동 액체를 공급하는 것을 포함하고, 여기서 부피의 표적 범위는0.001 내지 5000 mL이다.
관점 5. 입자를 검출 및/또는 성장시키는 방법으로:
작동 액체 (working liquid) 및 포화기 부위 (saturator region) 를 포함하는 장치를 제공하고,
여기서 작동 액체는 표면 면적에 의해 특징지어진 포화기 부위에 노출된 작동 액체 표면을 가진 대용량 작동액체 (bulk working liquid)를 포함하고, 및 작동 액체는 포화기 부위에서 포화기 표면에 위치하여 있고,
작동 액체의 적어도 한 부분은 증발시켜 작동 액체 증기를 형성하고,
입자를 포함하는 샘플 흐름을 작동 액체 증기로 및 작동 액체 표면 쪽으로 향하도록 하여, 샘플 흐름 및 작동 액체 증기의 혼합물의 결과가 되게 하여, 여기서 이 혼합물은 난류이고, 및
이 혼합물을 응축기를 통해 수송하고 및 거기서 이 혼합물을 냉각시키고,
여기서 작동 액체 증기의 적어도 한 부분은 샘플 흐름의 입자의 적어도 한 부분에 응축하고 및 샘플 흐름에 있는 입자의 크기가 증가하고, 및
확대된 입자를, 광학적 입자 계수기와 같은, 입자 계수기로 향하도록 하는, 것을 포함한다.
관점 6. 어느 선행 관점의 방법으로, 여기서 작동 액체는 직동 액체의 풀 (pool) 또는 작동 액체의 흐름 (flow) 을 포함한다.
관점 7. 어느 선행 관점의 방법으로, 여기서 지향하게 하는 단계 (directing step) 는 샘플 흐름을 작동 액체 표면 밑에 있는 대용량 작동 액체에서 샘플 흐름의 거품 (bubble) 형성을 야기하지 않고 작동 액체 증기 내로 및/또는 작동 액체 표면에 반대하여 흐르게 한다.
관점 8. 어느 선행 관점의 방법으로, 여기서 작동 액체 표면은 중력 (gravity)의 방향에 수직적으로 또는 비-수직적인 방향으로 설정되어 있는 연속적인 면을 포함한다.
관점 9. 어느 선행 관점의 방법으로, 여기서 혼합물은 샘플 흐름과 작동 액체 증기로 구성된다.
관점 10. 어느 선행 관점의 방법으로, 여기서 작동 액체 증기는 작동 액체 표면과 접촉하고 있다.
관점 11. 어느 선행 관점의 방법으로, 여기서 증발 단계는 작동 액체 증기의 생성을 촉진하기 위하여 설정된 다공성 구조 하나 또는 그 이상이 실질적으로 없거나, 또는 적용되지 않는다.
관점 12. 어느 선행 관점의 방법으로, 여기서 작동 액체 증기는 작동 액체 증기를 포함하는 담체 가스 (carrier gas)에 의해 포화 부위로 전달되지 않는다.
관점 13. 어느 선행 관점의 방법으로, 여기서 샘플 흐름은 흐름 속도 적어도 0.1 L/분에서 장치를 통하여 전파된다.
관점 14. 어느 선행 관점의 방법으로, 여기서 작동 액체는 폴리에틸렌 글라이콜(propylene glycol), 물 (water), 이소부탄올(isobutanol), n-부탄올(n-butanol), sec-부탄올(sec-butanol), tert-부탄올(tert-butanol), 이소프로판올(isopropanol), 1-프로판올(1-propanol), 디메틸 프탈레이트(dimethyl phthalate), 디옥틸프탈레이트(dioctyl phthalate), 디메틸설폭사이드(dimethylsulphoxide), 또는 이들의 어느 조합을 포함한다.
관점 15. 어느 선행 관점의 방법으로, 여기서 작동 액체는 동 점성 (dynamic viscosity) 0.0001 내지 1.0 Ns/m2, 비등점 (boiling point) 80 °C 내지 230 °C, 비중 (specific gravity) 0.8 내지 2.0 g/mL, 또는 이들의 어느 조합을 가진다.
관점 16. 어느 선행 관점의 방법으로, 여기서 샘플 흐름은 지향 단계 (directing step) 전 및 수송 단계 (transporting step) 동안에 실질적으로 층류( laminar flow)를 가진다.
관점 17. 어느 선행 관점의 방법으로, 여기서 매니폴드 (manifold)가 샘플 흐름을 공급하기 위하여 장치에 연결되고 및 여기서 진공, 전력, 데이터, 아날로그 입력 출력, 디지털 입력 출력, 이더넷 스위치 (ethernet switch), 또는 이들의 어느 조합을 위한 연결을 포함하는 도킹 스테이션이 제공된다,
관점 18. 어느 선행 관점의 방법으로 여기서 응축기는 장치의 수직축을 따라 위치하여 있고 및 중앙 통로를 정의하는 내부 벽, 및 장치의 수직축을 따라 위치하여 있고 및 내부 벽을 에워싸는 외부 벽을 포함하고, 여기서 원주형 통로가 내부 벽 및 외부 벽 사이에서 형성되고,
원주형 통로에 노출되어 있는 내부 벽의 적어도 한 부분은 첫 번째 재료를 포함하고,
원주형 통로에 노출되어 있는 외부 벽의 적어도 한 부분은 두 번째 재료를 포함하고, 및
첫 번째 재료는 두 번째 재료보다 더 낮은 열 전도성을 갖고, 및
이 방법은 추가로 원주형 통로에 노출되어 있는 외부 벽의 적어도 한 부분을 냉각하고 및 샘플 흐름을 중앙 통로를 통하여 지향 단계로 흐르게 하는 것을 포함하고,
여기서 수송은 원주형 통로에서 수행되고, 및 흐름은, 반대 방향이지만, 수송과 평행하다.
관점 19. 어느 선행 관점의 방법으로 여기서 작동 액체는 얇은 필름으로서 존재한다.
관점 20. 어느 선행 관점의 방법으로, 추가로 광학적 입자 계수기를 사용하여 확대된 입자를 검출하는 것을 포함한다.
관점 21. 관점 20, 또는 어느 선행 관점의 방법으로, 여기서 검출 단계는 산란, 소멸, 간섭계, 방출, 또는 이들의 조합의 적어도 하나를 사용하여 수행된다.
관점 22. 관점 20 또는 관점 21, 또는 어느 선행 관점의 방법으로, 여기서 이 방법은 응축 핵 입자 계수기에서 검출을 위해 입자의 크기를 증가시킨다.
관점 23. 입자 검출 및/또는 성장을 위한 장치로:
포화기 표면을 포함하는 포화기 부위, 작동 액체 증기를 생성하는 작동 액체를 지지하도록 설정된 포화기 표면을 포함하고, 여기서 작동 액체는, 존재할 때, 포화기 부위에 노출된 작동 액체 표면, 표면 면적에 의해 특징지어지는 작동 액체 표면을, 가진 대용량 작동 액체 포함하고,
포화기 부위와 유체 연통에 있는 유체 주입구를 포함하고, 이 유체 주입구는 입자를 포함하는 샘플 흐름을 작동 액체 증기에 반대하여 및/또는 작동 액체 증기 쪽으로 지향하게 설정된 노즐에서 끝나 난류에서 혼합물을 생산하고, 이 혼합물은 샘플 흐름 및 작동 액체 증기를 포함하고,
포화기 부위와 유체 연통에 있는 응축기를 포함하고, 이 응축기는 적어도 작동 액체 증기의 한 부분을 적어도 입자의 한 부분에 응축을 위하여 이 혼합물을 받고 및 냉각하도록 설정되어 있고, 이로써 확대된 입자가 형성되고,
응축기와 유체 연통에 있는 유체 출구는 확대된 입자를 받도록 설정되었고, 및
포화기 표면에 있는 작동 액체의 깊이, 포화기 부위에 노출된 표면 면적, 또는 포화기 표면에 있는 작동 액체의 부피 중 적어도 하나를 모니터링 하여 포화기 부위에 노출된 표면 면적을 조절하기 위하여 설정된 유체학적 시스템을, 포함한다.
관점 24. 관점 23의 장치, 또는 선행 관점 어느 것으로, 여기서 유체학적 시스템 (fluidics system) 은 표면 면적의 표적 범위를 유지하기 위하여 추가의 작동 액체를 공급하도록 설정되고, 여기서 표면 면적의 표적 범위는 0.01 내지 500cm2 이다.
관점 25. 관점 23 또는 관점 24의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 여기서 유체학적 시스템은 깊이의 표적 범위를 유지하지 위하여 추가의 작동 액체를 공급하도록 설정되고, 여기서 깊이는 0.001 내지 100mm 이다.
관점 26. 관점 23-25 중 어느 하나의 장치 또는 어느 선행 관점으로, 여기서 유체학적 시스템은 부피의 표적 범위를 유지하지 위하여 추가의 작동 액체를 공급하도록 설정되고, 여기서 부피는 0.001 내지 5000 mL이다.
관점 27. 입자 검출 및/또는 성장을 위한 장치로, 이 장치는:
수직축을 포함하고,
포화기 표면을 포함하는 포화기 부위를 포함하고, 포화기 표면은 작동 액체 증기를 생성하는 작동 액체를 지지하도록 설정되었고,
포화기 부위와 유체 연통에 있는 유체 주입구를 포함하고, 이 유체 주입구는 노즐에서 끝나고, 이 노즐은 입자를 포함하는 샘플 흐름을 작동 액체 증기에 반대하여 및/또는 작동 액체 증기 쪽으로 지향하게 설정되어 난류에 있는 혼합물을 생산하고, 이 혼합물은 샘플 흐름 및 작동 액체 증기를 포함하고,
포화기 부위와 유체 연통에 있는 응축기를 포함하고, 이 응축기는 적어도 작동 액체 증기의 한 부분을 적어도 입자의 한 부분에 응축을 위하여 이 혼합물을 받고 및 냉각하도록 설정되어 있고, 이로써 확대된 입자가 형성되고, 여기서 응축기는 수직축을 따라 위치하고 및 중앙 통로 (central passageway)를 정의하는 내부 벽, 및 수직축을 따라 위치하여 있고 및 내부 벽을 둘러싸는 외부 벽을 포함하고, 여기서 원주형의 통로 (circumferential passageway)가 내부 벽 및 외부 벽 사이에 형성되고,
응축기와 유체 연통에 있는 유체 출구를 포함하고, 이 유체 출구는 확대된 입자를 받도록 설정되어 있고, 및
선택적으로, 유체학적 시스템 (fluidics system)을 포함하고,
여기서 중앙 통로는 유체 주입구 및 노즐과 유체 연통하고 있고 및 이 사이에 위치하여 있고, 원주형 통로는 포화기 부위 및 유체 출구와 유체 연통하고 있고 및 이 사이에 위치하여 있고, 및 유체 흐름 경로는 순차적으로 유체 주입구, 중앙 통로, 노즐, 포화기 부위, 원주형 통로, 및 유체 출구로 정의되고,
여기서 원주형 통로에 노출된 내부 벽의 적어도 한 부분은 첫 번째 재료를 포함하고,
여기서 원주형 통로에 노출된 외부 벽의 적어도 한 부분은 두 번째 재료를 포함하고, 및 여기서 첫 번째 재료는 두 번째 재료보다 더 낮은 열 전도성을 가진다.
관점 28. 관점 27, 또는 어느 선행 관점의 장치를 포함하고, 여기서 이 장치는 샘플 흐름이 원주형 통로에 있는 혼합물의 유체 흐름과, 반대 방향에 있지만, 평행인 방식으로 중앙 경로에 따라 수송하도록 설정되어 있다.
관점 29. 관점 27 또는 28의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 여기서 원주형 통로에 노출되어 있는 외부 벽의 적어도 한 부분의 온도는 활발하게 조절되도록 설정되어 있다.
관점 30. 관점 23-29의 어느 하나의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 여기서 장치는 포화기 부위에서 샘플 흐름과 조합하기 위하여 담체 유체 및 증기화된 작동 액체를 포함하는 별도의 담체 유체 흐름을 제공하지 않도록 설정되어 있다.
관점 31. 관점 23-30의 어느 하나의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 여기서 장치는 담체 가스 및 증기화된 작동 액체를 포함하는 추가의 유체 흐름을 도입하도록 설정된 추가의 유체 주입구를 포함하지 않는다.
관점 32. 관점 23-31의 어느 하나의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 여기서 포화기 부위는 작동 액체 증기의 생성을 촉진하기 위하여 설정된 다공성 구조 하나 또는 그 이상이 실질적으로 없거나, 또는 함유하지 않는다.
관점 33. 관점 23-32의 어느 하나의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 여기서 작동 액체는 작동 액체의 풀 (pool) 또는 작동 액체의 흐름 (stream)을 포함한다.
관점 34. 관점 23-33의 어느 하나의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 여기서 유체학적 시스템 (fluidics system) 은 작동 액체의 표면 면적을 조절하기 위하여 포화기 표면에 작동 액체의 깊이를 모니터하도록 설정되어 있고 및 표면 면적의 표적 범위를 유지하기 위하여 추가의 작동 액체를 공급하고, 작동 액체의 오염 또는 분해를 검출하고, 작동 액체를 포화기 표면 및 저장고 사이에 전달하고, 작동 액체를 가열하고, 시스템 기울기 각도 또는 이의 어느 조합을 모니터링 한다.
관점 35. 관점 23-34의 어느 하나의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 여기서 유체학적 시스템은 포화기 표면과 유체 연통에 있는 저장고를 포함하고, 이 저장고는 포화기 표면에 작동 액체를 공급하도록 설정되었다.
관점 36. 관점 23-35의 어느 하나의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 여기서 유체학적 시스템은 적어도 하나의 센서 및 거기에 작동적으로 연결된 적어도 하나의 펌프를 포함하고, 적어도 하나의 센서는 포화기 표면의 작동 액체의 깊이를 모니터하도록 설정되어 있고, 및 적어도 하나의 펌프는 작동 액체를 저장고로부터 옮겨 작동 액체의 표면 면적을 조절하기 위하여 포화기 면적에 작동 액체의 표적 깊이를 유지하도록 설정된다.
관점 37. 관점 36의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 여기서 시스템이 꺼졌을 때 또는 전력이 손실된 후, 전력이 복구되었을 때, 적어도 하나의 펌프는 작동 액체의 적어도 한 부분을 포화기 표면으로부터 저장고로 옮기도록 설정되어 있다.
관점 38. 관점 23-37의 어느 하나의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 여기서 유체학적 시스템은 포화기 표면으로 병합되거나 또는 부착된 가열 요소를 적어도 하나 포함하고, 만약 있다면 저장고, 또는 포화기 표면 및 만약 있다면 저장고를 연결하는 채널, 작동 액체를 가열하고 및 작동 액체 증기의 생성을 촉진하도록 설정된 가열 요소를 적어도 하나 포함한다.
관점 39. 관점 23-38의 어느 하나의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 여기서 유체학적 시스템은 포화기 표면에 작동 액체를 정지상태 풀 (static pool), 흐르는 풀 (flowing pool), 정지상태 얇은 필름 (static thin film), 또는 흐르는 얇은 필름 (flowing thin fil)으로서 제공하도록 설정되어 있다.
관점 40. 관점 23-39의 어느 하나의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 여기서 작동 액체는 존재한다.
관점 41. 관점 23-40의 어느 하나의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 여기서 작동 액체는 존재하고 및 폴리에틸렌 글라이콜(propylene glycol), 물 (water), 이소부탄올(isobutanol), n-부탄올(n-butanol), sec-부탄올(sec-butanol), tert-부탄올(tert-butanol), 이소프로판올(isopropanol), 1-프로판올(1-propanol), 디메틸 프탈레이트(dimethyl phthalate), 디옥틸프탈레이트(dioctyl phthalate), 디메틸설폭사이드(dimethylsulphoxide), 또는 이들의 어느 조합을 포함한다.
관점 42. 관점 23-41의 어느 하나의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 여기서 작동 액체는 존재하고 및 동 점성 (dynamic viscosity) 0.0001 내지 1.0 Ns/m2, 비등점 (boiling point) 80 °C 내지 230 °C, 비중 (specific gravity) 0.8 내지 2.0 g/mL, 또는 이들의 어느 조합을 가진다.
관점 43. 관점 23-42의 어느 하나의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 여기서 포화기 표면은 5000 mL 미만의 작동 액체를 지지하도록 설정된다.
관점 44. 관점 23-43의 어느 하나의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 추가로 응축기 및 유체 출구 사이에 위치한 플래넘 (plenum)을 포함하고, 이 플램넘은 유체 흐름을 원주형 통로로부터 수렴되게 설정된다.
관점 45. 관점 23-44의 어느 하나의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 추가로 유체 출구와 유체 연통에 있는 광학적 입자 계수기를 포함하고, 이 광학적 입자 계수기는 확대된 입자를 검출한다.
관점 46. 관점 45의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 여기서, 광학적 입자 계수기는 산란, 소멸, 간섭계, 방출, 또는 이들의 어느 조합중 적어도 하나를 사용하여 확대된 입자를 검출한다.
관점 47. 관점 45 또는 관점 46의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 여기서, 광학적 입자 계수기는 응축 핵입자 계수기를 포함한다.
관점 48. 관점 23-47의 어느 하나의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 여기서 장치는 매니폴드 (manifold) 에 부착되도록 설정되어 있고, 및 매니폴드는 샘플 흐름을 장치에 공급하도록 설정되어 있다.
관점 49. 관점 23-48의 어느 하나의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 추가로 도킹 스테이션을 포함하고, 여기서 도킹 스테이션은 진공, 전력, 데이터, 아날로그 입력 출력 (analog input output), 디지털 입력 출력 (digital input output), 이더넷 스위치 (ethernet switch), 또는 이들의 어느 조합을 위한 연결을 함유한다.
관점 50. 관점 49의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 여기서 도킹 스테이션은 추가로 인터넷 프로토콜 주소 (internet protocol address)를 포함한다.
관점 51. 관점 23-50의 어느 하나의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 추가로:
유체 출구를 직접적으로 또는 간접적으로 진공 시스템에 부착하기 위한 연결, 및
진공 시스템으로부터의 흐름을 샘플 흐름의 첫 번째 흐름 및 장치의 부품을 냉각하기 위한 두 번째 흐름으로 쪼개는 흐름 분배 시스템 (flow distribution system) 을, 포함한다.
관점 52. 관점 23-51의 어느 하나의 장치, 또는 어느 선행 관점으로, 여기서 작동 액체는 작동 액체 표면을 포함하고, 및 노즐은 작동 액체 표면 밑에 있는 대용량 작동 액체에서 샘플 흐름의 거품 (bubble) 형성을 야기하지 않고 샘플 흐름을 작동 액체 표면 쪽으로 지향하도록 설정되어 있다.
관점 53. 선행 관점 어느 장치로, 여기서 작동 유체 액체는 저장고에 있고 이 저장고는: (i) 압력의 축적 없이 유체 수송 시스템을 작동하게 하고 및/또는 유체가 저장고로 또는 저장고로부터 이동하게 하고 및 수송하는 동안에 누출 방지하게 하는 수동 조합 밸브, (ii) 작동 액체를 순수하게 유지하기 위하여 서비스 동안에 시스템 작동 유체가 흘러나가도록 하는 서비스 폿 (pot) 및/또는 (iii) 서비스 및/또는 작동 동안에 작동 액체 저장고를 봉인하기 위한 잠금 루어 피칭 (locking Luer fittings) 중 하나 또는 그 이상으로 장치되어 있다.
관점 54. 선행 관점 어느 장치로, 추가로 포화기 표면을 덮기 위한 커버를 포함하고, 이 커버는 구멍이 있을 수도 있고 또는 구멍이 없을 수도 있고, 여기서 커버는, 하나 또는 그 이상의 갭이, 만약 존재한다면 구멍과 연결하여, 작동 액체 증기가 포화기 부위에 있는 샘플 흐름과 유체 연통에 있게 하도록, 선택적으로 위치하여 있다.
관점 55. 선행 관점의 어느 장치로, 작동 액체 저장고, 유체 수준 센서, 유체 수준 상태 표시, 및 작동 액체 수송 펌프의 하나 또는 그 이상을 포함하는 제거가능하고 및 대체 할 수 있는 작동 액체 용기 (container) 를 갖는다.
관점 56. 선행 관점의 어느 장치로, 추가로 장치를 통과하는 샘플 흐름의 흐름 속도를 모니터링 하기 위한 흐름 센서 하나 또는 그 이상을 포함하고, 선택적으로 여기서 흐름 센서는 아래쪽에 위치하여 있고 및 입자 계수기와 유체 연통에 있다.
관점 57. 선행 관점의 어느 장치로, 추가로 수행능력을 유지하거나 또는 극도의 환경에서 자체 방어를 위한 작동 세트 포인트 (operational set points) 를 선택적으로 모니터 및 변화하기 위하여, 하나 또는 그 이상의 환경 센서를 포함한다.
참조 및 변형에 의한 병합에 관한 내용
본 출원을 통해 모든 참고문헌, 예를 들어, 발간된 또는 승인된 특허 또는 이와 동등한 것을 포함하는 특허 서류; 특허 출원 발행물; 및 비-특허 문헌 서류 또는 다른 소스 재료; 가 여기서 그 전문이 참고문헌으로 여기에 병합되고, 참고 문헌으로 개별적으로 병합되더라도, 각 참고 문헌이 적어도 부분적으로 이 출원에서의 공개와 불일치하지 않을 정도로 병합된다 (예를 들어, 부분적으로 일치하지 않는 참고 문헌은 그 참고 문헌의 일치하지 않는 부분을 제외하고 참고문헌으로 병합된다).
여기서 적용된 용어 및 표현은 서술로서 및 제한이 아닌 용어로서 사용되고, 및 보여준 및 서술된 특징과 동등한 어느 것 또는 이의 부분들을 제외하는 그러한 용어 및 표현을 사용할 의도는 없으나, 그러나 청구된 본 발명의 범위 내에서 다양한 수정할 수 있다는 것이 인식된다. 그러므로, 본 발명은 바람직한 실시 예에 의해 특별히 공개되었더라도, 여기서 공개된 예시적인 실시 예들 및 선택적인 특징들, 개념의 수정 및 변화는 당 업계 전문가들에 의해 재분류될 수 있고, 및 그러한 수정 및 변화는 첨부되는 청구항에 의해 정의된 대로 이 발명의 범위 내에 있다고 간주된다는 것을 이해하여야 한다. 여기서 제공된 특별한 실시 예들은 본 발명의 유용한 실시 예들의 예시들이고 및 당 업계의 전문가들에게는 본 발명은 장치, 장치 부품, 본 서술에서 정해진 방법 단계의 많은 수의 변화를 사용하여 수행될 수 있다는 것이 분명할 것이다. 당 업계의 전문가에게는 분명할 것과 같이, 본 방법에 유용한 방법 및 장치는 많은 수의 선택적인 조성물 및 공정 요소 및 단계를 포함할 수 있다.
여기 및 수반되는 청구항에서 사용된 대로, 단수 형태 "a", "an", 및 "the"는 문맥이 달리 분명히 제시하지 않는 한 복수 참조를 포함한다. 그러므로, 예를 들어, " 세포 (a cell)"에 참조는 그러한 세포의 복수 및 당 업계 전문가에게 알려진 이의 동등한 것의 복수를 포함한다. 마찬가지로, a" (또는 "an"), "하나 또는 그 이상 (one or more)" 및 "적어도(at least one)"이란 용어는 서로 교환적으로 사용될 수 있다. "포함하는(comprising)", "포함하는(including)", 및 "가짐 (having)"이라는 용어는 서로 교환적으로 사용될 수 있다는 것이 또한 주목된다. "청구항 XX-YY의 어느 것 (of any of claims XX-YY)" (여기서 XX 및 YY는 청구항 번호를 의미한다) 이라는 용어는 다수의 의존적 청구항을 다른 형식으로 제공하려는 의도이고, 및 어떤 실시 예에서 "청구항 XX-YY의 어느 한 항에서와같이 (as in any one of claims XX-YY)"의 표현과 서로 교환될 수 있다.
마쿠시 (Markush) 그룹 또는 다른 그루핑 (grouping)이 여기서 사용될 때, 그룹의 모든 개별 멤버 및 그룹의 가능한 모든 조합 및 하위 조합 (subcombinations)은 이 공개에 개별적으로 포함하려는 의도이다. 화합물의 특별한 동족체 (isomer), 거울상이성질체 (enantiomer) 또는 부분입체이성질체 (diastereomer)가 구체화되지 않게 화합물이, 예를 들어, 화학식으로 또는 화합물 이름으로, 여기서 서술될 때, 이 서술은 개별적으로 또는 어느 조합으로 서술된 화합물의 각 동족체 및 거울상이성질체를 포함하려는 의도이다. 추가로, 달리 언급되지 않는 한, 여기서 공개된 화합물의 모든 동위원소 변이체는 이 공개에 의해 포함하려는 의도이다. 예를 들어, 공개된 분자에서 어느 하나 또는 그 이상의 수소는 중수소 또는 삼중 수소로 대체될 수 있다. 분자의 동위원소 변이체는 분자의 에세이에서 및 분자와 관련된 화학적 및 생물학적 연구에서 또는 이의 사용에서 표준으로서 일반적으로 유용하다. 그러한 동위원소 변이체를 만드는 방법이 당 업계에 알려져 있다., 당 업계의 통상 전문가 중 한 명은 같은 화합물을 다르게 이름 지을 수 있음이 알려졌으므로, 화합물의 특정한 이름은 예시적인 의도이다.
여기서 서술된 또는 예시적인 각 장치, 시스템, 제형, 부품의 조합, 또는 방법은, 달리 언급되지 않는 한 본 발명을 연습하기 위하여 사용될 수 있다.
명세서에서 범위가 주어질 때, 예를 들어, 온도 범위, 시간 범위, 또는 조성 또는 농도 범위, 모든 중간 범위 및 하위 범위는 물론, 주어진 그 범위에 포함되는 모든 개별적인 값이 이 공개에서 포함되려는 의도이다. 여기 서술에서 포함된 어느 하위범위 또는 한 범위 또는 하위범위에 있는 개별 값은 여기 청구항으로부터 제외될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
명세서에 언급된 모든 특허 및 간행물은 본 발명이 속하는 당 업계에 전문가의 숙련 수준의 표시이다. 여기서 인용된 참고 문헌은 이들의 발행물로서 또는 등록 날짜로서 기술동향을 제시하기 위하여 여기 그 전문이 참고 문헌으로서 병합되며 및 이 정보는 필요하면, 이전 기술에 있는 특정한 실시 예를 제외하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 재료의 조성물이 청구될 때, 여기에 인용된 참고 문헌에서 공개가 제공되는 화합물을 포함하는, 출원자의 발명 이전에 기술에서 알려진 및 구할 수 있는 화합물은, 여기서 청구하는 재료의 조성물에 포함하려는 의도는 아니라는 것이 이해되어야 한다.
여기서 사용된 대로, "포함하는(comprising)"은 "포함하는 (including)," "함유하는(containing)," 또는 " 특징지어지는(characterized by)과 동의어이고, 및 함축적이고 또는 개방적이고 및 추가의, 인용되지 않은 요소 또는 방법 단계를 제외하지 않는다. 여기서 사용된 대로, "구성된다 (consisting of)"는 청구항 요소에서 특정화되지 않은 어떤 요소, 단계, 또는 성분을 제외한다. 여기서 사용된 대로, "필수적으로 구성하는(consisting essentially of)" 은 청구항의 기본 및 새로운 특징에 물질적으로 영향을 주지 않는 재료 또는 단계를 제외하지 않는다. 여기에 각 경우에 "포함하는(comprising)", "필수적으로 구성하는(consisting essentially of)" 및 "구성하는(consisting of)" 용어 어느 것도 다른 두 용어 중 하나로 대체될 수 있다. 여기서 제시적으로 적절히 서술된 이 발명은 여기에서 특별하게 공개된 어느 요소 또는 요소들, 제한 또는 제한들의 존재 없이 실행될 수 있다.
당 업계의 통상 전문가 중 하나는 특별히 예시 화한 그런 것이 아닌 시작 재료, 생물학적 재료, 시약, 합성 방법, 정제 방법, 분석적 방법, 에세이 방법, 및 생물학적 방법들이 본 발명의 실행에서 과도한 실험으로 재분류하지 않고 사용될 수 있다는 것을 알 것이다. 모든 기술적으로 알려진 기능적으로 동등한 그러한 재료 및 방법들 어느 것도 이 발명에 포함하려는 의도이다. 사용된 용어 및 발현은 서술의 용어로서 사용되고 및 제한의 용어로 사용되는 것은 아니고, 및 그러한 용어 및 발현의 사용에서 보여준 및 서술된 특징 또는 이의 부분의 어느 동등한 것을 제외하는 의도는 없으나, 청구된 발명의 범위 내에서 다양한 수정이 가능하다는 것이 인식된다. 그러므로, 본 발명이 바람직한 실시 예 및 선택적인 특징으로 특별히 공개되었더라도, 여기에 공개된 개념의 수정 및 변화가 당 업계 전문가에 의해 재분류될 수 있고, 및 그러한 수정 및 변이는 수반되는 청구항에 의해 정의된 대로 본 발명의 범위 내에 있다고 간주된다는 것이 이해되어야 한다.
Claims (70)
- 입자의 검출 또는 성장을 위한 방법으로:
작동 액체 (working liquid) 및 포화기 부위를 포함하는 장치를 제공하고, 여기서 작동 액체는 샘플 흐름 (sample flow) 에 노출되고 및 상호작용 하는 작동 액체 표면을 가진 대용량 작동 액체 (bulk working liquid)를 포함하고, 표면 면적으로 특징지어지는 작동 액체 표면을 포함하고, 및 작동 액체는 포화기 부위에서 포화기 표면에 위치하여 있고,
작동 액체의 적어도 한 부분을 증발시켜 작동 액체 증기 (working liquid vapor) 를 형성하고,
입자를 포함하는 샘플 흐름을 포화기 부위에 위치한 작동 액체 증기로 지향하게 하고, 샘플 흐름 및 작동 액체 증기를 포함하는 혼합물의 결과가 되게 하고, 여기서 이 혼합물은 난류에 있고,
이 혼합물을 응축기를 통하여 수송시키고 및 거기서 이 혼합물을 냉각시키고, 여기서 적어도 작동 액체 증기의 한 부분은 샘플 흐름의 입자의 적어도 한 부분에 응축하고 및 샘플 흐름의 입자의 크기가 증가하고, 이로써 확대된 입자를 생성하고,
확대된 입자를 입자 계수기로 지향하도록 하고, 및
포화기 표면에 작동 액체의 깊이, 포화기 부위에 노출된 표면 면적, 또는 포화기 표면에 작동 액체의 부피 중 적어도 하나를 모니터링 하여 포화기 부위에 노출된 표면 부위를 조절하는 것을, 포함하는, 방법.
- 제1항에 있어서, 추가로 표면 면적의 표적 범위 (target range)를 유지하기 위하여 추가의 작동 액체의 공급을 포함하고, 여기서 표면 면적의 표적 범위는 0.01 내지 500 cm2인, 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 추가로 깊이의 표적 범위 (target range)를 유지하기 위하여 추가의 작동 액체의 공급을 포함하고, 여기서 깊이의 표적 범위는 0.001 내지 100mm인, 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로 부피의 표적 범위 (target range)를 유지하기 위하여 추가의 작동 액체의 공급을 포함하고, 여기서 부피의 표적 범위는 0.001 내지 5000 mL인, 방법.
- 입자의 검출 또는 성장을 위한 방법으로:
작동 액체 (working liquid) 및 포화기 부위를 포함하는 장치를 제공하고, 여기서 작동 액체는 표면 면적에 의해 특징지어지는 포화기 부위에 노출된 작동 액체 표면을 가진 대용량 작동 액체 (bulk working liquid)를 포함하고, 및 작동 액체는 포화기 부위에서 포화기 표면에 위치하여 있고,
작동 액체의 적어도 한 부분을 증발시켜 작동 액체 증기 (working liquid vapor)를 형성하고,
입자를 포함하는 샘플 흐름을 작동 액체 증기로 및 작동 액체 표면 쪽으로 지향하게 하고, 샘플 흐름 및 작동 액체 증기를 포함하는 혼합물의 결과가 되게 하고, 여기서 이 혼합물은 난류에 있고, 및
이 혼합물을 응축기를 통하여 수송시키고 및 거기서 이 혼합물을 냉각시키고, 여기서 적어도 작동 액체 증기의 한 부분은 샘플 흐름의 입자의 적어도 한 부분에 응축하고 및 샘플 흐름의 입자의 크기가 증가되고, 및 이로써 확대된 입자를 생성하고, 및
확대된 입자를 입자 계수기로 지향하도록 하는 것을, 포함하는, 방법.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 여기서 작동 액체는 작동 액체의 풀 (pool) 또는 작동 액체의 흐름(stream)을 포함하는, 방법.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 여기서 지향 단계 (directing step)는 샘플 흐름을 작동 액체 표면 밑에 있는 대용량 작동 액체에서 샘플 흐름의 거품 (bubble) 형성을 야기하지 않고 작동 액체 증기 내로 및/또는 작동 액체 표면에 반대하여 흐르게 하는, 방법.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 여기서 작동 액체 표면은 중력 (gravity)의 방향에 수직적으로 또는 비-수직적인 방향으로 설정되어 있는 연속적인 면을 포함하는, 방법.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 여기서 혼합물은 샘플 흐름과 작동 액체 증기로 구성되는, 방법.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 여기서 작동 액체 증기는 작동 액체 표면과 접촉하고 있는, 방법.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 여기서 증발 단계는 작동 액체 증기의 생성을 촉진하기 위하여 설정된 다공성 구조 하나 또는 그 이상이 실질적으로 없거나, 또는 사용되지 않는 것을 특징으로 하는, 방법.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 여기서 작동 액체 증기는 작동 액체 증기를 포함하는 담체 가스 (carrier gas)에 의해 포화 부위로 전달되지 않는 것을 특징으로 하는, 방법.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 여기서 샘플 흐름은 적어도 0.1 L/분의 유량으로 장치를 통하여 전파되는 것을 특징으로 하는, 방법.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 여기서 작동 액체는 폴리에틸렌 글라이콜(propylene glycol), 물 (water), 이소부탄올(isobutanol), n-부탄올(n-butanol), sec-부탄올(sec-butanol), tert-부탄올(tert-butanol), 이소프로판올(isopropanol), 1-프로판올(1-propanol), 디메틸 프탈레이트(dimethyl phthalate), 디옥틸프탈레이트(dioctyl phthalate), 디메틸설폭사이드(dimethylsulphoxide), 또는 이들의 어느 조합을 포함하는, 방법.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 여기서 작동 액체는 동 점성 (dynamic viscosity) 0.0001 내지 1.0 Ns/m2, 비등점 (boiling point) 80 °C 내지 230 °C, 비중 (specific gravity) 0.8 내지 2.0 g/mL, 또는 이들의 어느 조합을 가지는 것을 특징으로 하는, 방법.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 여기서 샘플 흐름은 지향 단계 (directing step) 전에 및 수송 단계 (transporting step) 동안에 실질적으로 층류 ( laminar flow) 를 가지는 것을 특징으로 하는, 방법.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 여기서 매니폴드 (manifold) 가 샘플 흐름을 공급하기 위하여 장치에 연결되고 및 여기서 진공, 전력, 데이터, 아날로그 입력 출력 (analog input output), 디지털 입력 출력 (digital input output), 이더넷 스위치 (ethernet switch), 또는 이들의 어느 조합을 위한 연결을 포함하는 도킹 스테이션 (docking station) 이 제공되는 것을 특징으로 하는, 방법.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 여기서 응축기는 장치의 수직축을 따라 위치하여 있고 및 중앙 통로를 정의하는 내부 벽, 및 수직축을 따라 위치하여 있고 및 내부 벽을 에워싸는 외부 벽을 포함하고, 여기서 원주형 통로가 내부 벽 및 외부 벽 사이에서 형성 되고,
원주형 통로에 노출되어 있는 내부 벽의 적어도 한 부분은 첫 번째 재료를 포함하고,
원주형 통로에 노출되어 있는 외부 벽의 적어도 한 부분은 두 번째 재료를 포함하고, 및
첫 번째 재료는 두 번째 재료보다 더 낮은 열 전도성을 갖고, 및
이 방법은 추가로 원주형 통로에 노출되어 있는 외부 벽의 적어도 한 부분을 냉각하고 및 샘플 흐름을 중앙 통로를 통하여 지향 단계로 흐르게 하는 것을 포함하고,
여기서 수송은 원주형 통로에서 수행되고, 및 흐름은, 반대 방향이지만, 수송과 평행한, 것을 특징으로 하는, 방법.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 여기서 작동 액체는 얇은 필름으로서 존재하는 것을 특징으로 하는, 방법.
- 선행 청구항 어느 항에 있어서, 추가로 입자 계수기를 사용하여 확대된 입자를 검출하는 것을 포함하는, 방법.
- 제20항에 있어서, 여기서 입자 계수기는 산란 (scattering), 소멸(extinction), 간섭계 (interferometry), 방출 (emission), 또는 이들의 조합의 검출에 기반한 광학적 입자 계수기 또는 칼터 방법 (Coulter method), 전하 충전/전하 측정(charging/measuring charge), 제타 전위 (zeta potential), 또는 시각 기반한 입자 계수 시스템 (vision based particle counting system) 에 기반한 비-광학적 입자 계수기인 것을 특징으로 하는, 방법.
- 제20항 또는 제21항에 있어서, 여기서 이 방법은 응축 핵입자 계수기 (condensation nuclei particle counter) 에서 검출을 위해 입자의 크기를 증가시키는 것을 특징으로 하는, 방법.
- 입자 검출 또는 성장을 위한 장치로:
포화기 표면을 포함하는 포화기 부위, 작동 액체 증기를 생성하는 작동 액체를 지지하도록 설정된 포화기 표면을 포함하고, 여기서 작동 액체는, 존재할 때, 포화기 부위에 노출된 작동 액체 표면, 표면 면적에 의해 특징지어지는 작동 액체 표면을, 가진 대용량 작동 액체 포함하고,
포화기 부위와 유체 연통에 있는 유체 주입구를 포함하고, 노즐에서 끝나는이 유체 주입구는 입자를 포함하는 샘플 흐름을 작동 액체 증기에 반대하여 및/또는 작동 액체 증기 쪽으로 지향하게 설정되어 혼합물을 난류로 생산하고, 이 혼합물은 샘플 흐름 및 작동 액체 증기를 포함하고,
포화기 부위와 유체 연통에 있는 응축기를 포함하고, 이 응축기는 적어도 작동 액체 증기의 한 부분을 적어도 입자의 한 부분에 응축을 위하여 이 혼합물을 받고 및 냉각하도록 설정되어 있고, 이로써 확대된 입자가 형성되고,
응축기와 유체 연통에 있는 유체 출구는 확대된 입자를 받도록 설정되었고, 및
포화기 표면에 있는 작동 액체의 깊이, 포화기 부위에 노출된 표면 면적, 또는 포화기 표면에 있는 작동 액체의 부피 중 적어도 하나를 모니터링 하여 포화기 부위에 노출된 표면 면적을 조절하기 위하여 설정된 유체학적 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제23항에 있어서, 여기서 유체학적 시스템 (fluidics system)은 표면 면적의 표적 범위를 유지하기 위하여 추가의 작동 액체를 공급하도록 설정되고, 여기서 표면 면적의 표적 범위 (target range)는 0.01 내지 500cm2인 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제23항 또는 제24항에 있어서, 여기서 유체학적 시스템은 깊이의 표적 범위를 유지하지 위하여 추가의 작동 액체를 공급하도록 설정되고, 여기서 깊이는 0.001 내지 100 mm인 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 여기서 유체학적 시스템은 부피의 표적 범위를 유지하지 위하여 추가의 작동 액체를 공급하도록 설정되고, 여기서 부피는 0.001 내지 5000mL인 것을 특징으로 하는, 장치.
- 입자 검출 /또는 성장을 위한 장치로:
수직축을 포함하고,
포화기 표면을 포함하는 포화기 부위를 포함하고, 포화기 표면은 작동 액체 증기를 생성하는 작동 액체를 지지하도록 설정되고,
포화기 부위와 유체 연통에 있는 유체 주입구를 포함하고, 이 유체 주입구는 노즐에서 끝나고, 이 노즐은 입자를 포함하는 샘플 흐름을 작동 액체 증기에 반대하여 및/또는 작동 액체 증기 쪽으로 지향하게 설정되어 혼합물을 난류로 생산하고, 이 혼합물은 샘플 흐름 및 작동 액체 증기를 포함하고,
포화기 부위와 유체 연통에 있는 응축기를 포함하고, 이 응축기는 적어도 작동 액체 증기의 한 부분을 적어도 입자의 한 부분에 응축을 위하여 이 혼합물을 받고 및 냉각하도록 설정되어 있고, 이로써 확대된 입자가 형성되고, 여기서 응축기는 수직축을 따라 위치하고 및 중앙 통로 (central passageway) 를 정의하는 내부 벽, 및 수직축을 따라 위치하여 있고 및 내부 벽을 둘러싸는 외부 벽을 포함하고, 여기서 원주형의 통로 (circumferential passageway) 가 내부 벽 및 외부 벽 사이에 형성되고,
응축기와 유체 연통에 있는 유체 출구를 포함하고, 유체 출구는 확대된 입자를 받도록 설정되어 있고, 및
선택적으로, 유체 시스템 (fluidics system)을 포함하고,
여기서 중앙 통로는 유체 주입구 및 노즐과 유체 연통하고 있고 및 이 사이에 위치하여 있고, 원주형 통로는 포화기 부위 및 유체 출구와 유체 연통하고 있고 및 이 사이에 위치하여 있고, 및 유체 흐름 경로는 순차적으로 유체 주입구, 중앙 통로, 노즐, 포화기 부위, 원주형 통로, 및 유체 출구로 정의되고,
여기서 원주형 통로에 노출된 내부 벽의 적어도 한 부분은 첫 번째 재료를 포함하고,
여기서 원주형 통로에 노출된 외부 벽의 적어도 한 부분은 두 번째 재료를 포함하고, 및 여기서 첫 번째 재료는 두 번째 재료보다 더 낮은 열 전도성을 가진 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제27항에 있어서, 여기서 이 장치는 샘플 흐름이 원주형 통로에 있는 혼합물의 유체 흐름과, 반대 방향에 있지만, 평행인 방식으로 중앙 경로에 따라 수송하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제27항 또는 제28항에 있어서, 여기서 원주형 통로에 노출되어 있는 외부 벽의 적어도 한 부분의 온도는 활발하게 조절되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제23항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 여기서 장치는 포화기 부위에서 샘플 흐름과 조합하기 위하여 담체 유체 및 증기화된 작동 액체를 포함하는 별도의 담체 유체 흐름을 제공하지 않도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제23항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 여기서 장치는 담체 가스 및 증기화된 작동 액체를 포함하는 추가의 유체 흐름을 도입하도록 설정된 추가의 유체 주입구를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제23항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 여기서 포화기 부위는 작동 액체 증기의 생성을 촉진하기 위하여 설정된 다공성 구조 하나 또는 그 이상이 실질적으로 없거나, 또는 함유하지 않는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제23항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 여기서 작동 액체는 작동 액체의 풀 (pool) 또는 작동 액체의 흐름 (stream)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제23항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 여기서 유체학적 시스템은 작동 액체의 표면 면적을 조절하기 위하여 포화기 표면에 작동 액체의 깊이를 모니터하도록 설정되어 있고 및 표면 면적의 표적 범위를 유지하기 위하여 추가의 작동 액체를 공급하고, 작동 액체의 오염 또는 분해를 검출하고, 작동 액체를 포화기 표면 및 저장고 사이에 전달하고, 작동 액체를 가열하고, 시스템 기울기 각도 또는 이의 어느 조합을 모니터링 하는 것을 특징을 하는, 장치.
- 제23항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 여기서 유체학적 시스템은 포화기 표면과 유체 연통에 있는 저장고를 포함하고, 이 저장고는 포화기 표면에 작동 액체를 공급하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제23항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 여기서 유체학적 시스템은 적어도 하나의 센서 및 거기에 작동적으로 연결된 적어도 하나의 펌프를 포함하고, 적어도 하나의 센서는 포화기 표면의 작동 액체의 깊이를 모니터하도록 설정되어 있고, 및 적어도 하나의 펌프는 작동 액체를 저장고로부터 옮겨 작동 액체의 표면 면적을 조절하기 위하여 포화기 면적에 작동 액체의 표적 깊이를 유지하도록 설정된 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제36항에 있어서, 여기서 시스템이 꺼졌을 때 또는 전력이 손실된 후, 전력이 복구되었을 때, 적어도 하나의 펌프는 작동 액체의 적어도 한 부분을 포화기 표면으로부터 저장고로 옮기도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제23항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 여기서 유체학적 시스템은 포화기 표면으로 병합되거나 또는 부착된 가열 요소를 적어도 하나 포함하고, 만약 있다면 저장고, 또는 포화기 표면 및 만약 있다면 저장고를 연결하는 채널, 작동 액체를 가열하고 및 작동 액체 증기의 생성을 촉진하도록 설정된 가열 요소를 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제23항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 여기서 유체학적 시스템은 포화기 표면에 작동 액체를 정지상태 풀 (static pool), 흐르는 풀 (flowing pool), 정지 상태 얇은 필름 (static thin film), 또는 흐르는 얇은 필름 (flowing thin fil)으로서 제공하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제23항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 여기서 작동 액체가 존재하는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제23항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 여기서 작동 액체가 존재하고 및 폴리에틸렌 글라이콜(propylene glycol), 물 (water), 이소 부탄올(isobutanol), n-부탄올(n-butanol), sec-부탄올(sec-butanol), tert-부탄올(tert-butanol), 이소프로판올(isopropanol), 1-프로판올(1-propanol), 디메틸 프탈레이트(dimethyl phthalate), 디옥틸 프탈레이트(dioctyl phthalate), 디메틸설폭사이드(dimethylsulphoxide), 또는 이들의 어느 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제23항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 여기서 작동 액체가 존재하고 및 동 점성 (dynamic viscosity) 0.0001 내지 1.0 Ns/m2, 비등점 (boiling point) 80℃ 내지 230℃, 비중 (specific gravity) 0.8 내지 2.0 g/mL, 또는 이들의 어느 조합을 가지는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제23항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 여기서 포화기 표면은 5000mL 이하의 작동 액체를 지지하도록 설정된 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제23항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로 응축기 및 유체 출구 사이에 위치한 플래넘 (plenum)을 포함하고, 이 플래넘은 유체 흐름을 원주형 통로로부터 수렴되게 설정된 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제23항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로 유체 출구와 유체 연통에 있는 광학적 입자 계수기를 포함하고, 이 광학적 입자 계수기는 확대된 입자를 검출하는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제45항에 있어서, 여기서 광학적 입자 계수기는 산란 (scattering), 소멸 (extinction), 간섭계 (interferometry), 방출(emission), 또는 이들의 어느 조합 중 적어도 하나를 사용하여 확대된 입자를 검출하는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제45항 또는 제46항에 있어서, 광학적 입자 계수기는 응축 핵입자 계수기 (condensation nuclei particle counter) 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제23항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 여기서 장치는 매니폴드 (manifold) 에 부착되도록 설정되어 있고, 및 이 매니폴드는 샘플 흐름을 장치에 공급하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제23항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로 도킹 스테이션을 포함하고, 여기서 도킹 스테이션은 진공, 전력, 데이터, 아날로그 입력 출력 (analog input output), 디지털 입력 출력 (digital input output), 이더넷 스위치 (ethernet switch), 또는 이들의 어느 조합을 위한 연결을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제49항에 있어서, 여기서 도킹 스테이션은 추가로 인터넷 프로토콜 주소 (internet protocol address) 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제23항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로:
유체 출구를 직접적으로 또는 간접적으로 진공 시스템에 부착하기 위한 연결을 포함하고 및
진공 시스템으로부터의 흐름을 샘플 흐름의 첫 번째 흐름으로 및 장치의 부품을 냉각하기 위한 두 번째 흐름으로 쪼개는 흐름 분배 시스템 (flow distribution system) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 제23항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 여기서 작동 액체는 작동 액체 표면을 포함하고, 및 노즐은 작동 액체 표면 밑에 있는 대용량 작동 액체에서 샘플 흐름의 거품 (bubbles) 형성을 야기하지 않고 샘플 흐름을 작동 액체 표면 쪽으로 지향하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 여기서 작동 유체 액체는 저장고에 있고 이 저장고는:
(i) 압력의 축적 없이 유체 수송 시스템을 작동하게 하고 및/또는 유체가 저장고로 또는 저장고로부터 이동하게 하고 및 수송하는 동안에 누출 방지하게 하는 수동 조합 밸브,
(ii) 작동 액체를 순수하게 유지하기 위하여 서비스 동안에 시스템 작동 유체가 흘러나가도록 하는 서비스 폿 (pot) , 및/또는
(iii) 서비스 및/또는 작동 동안에 작동 액체 저장고를 봉인하기 위한 잠금 루어 피팅 (locking Luer fittings),
중 하나 또는 그 이상으로 장비를 갖춘 것을 특징으로 하는, 장치.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 추가로 포화기 표면을 덮기 위한 커버를 포함하고, 이 커버는 구멍이 있을 수도 있고 또는 구멍이 없을 수도 있고, 여기서 커버는, 하나 또는 그 이상의 갭이, 만약 존재한다면 구멍과 연결하여, 작동 액체 증기가 포화기 부위에 있는 샘플 흐름과 유체 연통에 있게 하도록 선택적으로 위치하여 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 작동 액체 저장고, 유체 수준 센서, 유체 수준 상태 표시, 및 작동 액체 수송 펌프의 하나 또는 그 이상을 포함하는 제거 가능하고 및 대체 할 수 있는 작동 액체 용기 (container) 를 갖는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 추가로 장치를 통과하는 샘플 흐름의 흐름 속도를 모니터링 하기 위한 흐름 센서 하나 또는 그 이상을 포함하고, 선택적으로 여기서 흐름 센서는 아래쪽에 위치하여 있고 및 입자 계수기와 유체 연통에 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 추가로 수행능력을 유지하거나 또는 극도의 환경에서 자체 방어를 위한 작동 세트 포인트 (operational set points) 를 선택적으로 모니터 및 변화하기 위하여, 하나 또는 그 이상의 환경 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 여기서 응축기는 젖은 벽 응축기 (wetted wall condenser)인 것을 특징으로 하는, 장치 또는 방법.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 여기서 작동 액체의 화학적 조성 및/또는 물리적 특성을 유지 또는 조정하기 위하여 작동 액체를 처치하게 하기 위하여 작동 액체가 포화기 부위로 또는 포화기 부위로부터 수송 및/또는 재순환되는 것을 특징으로 하는, 장치 또는 방법.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 여기서 주위 온도의 공기 또는 가스의 흐름이 응축기 부품 및/또는 포화기 부위와 열적 접촉으로 수송되어 열 분산 및/또는 열 관리를 제공하는 것을 특징으로 하는, 장치 또는 방법.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 여기서 장치 또는 방법은 하나 또는 그 이상의 진단법을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치 또는 방법.
- 제61항에 있어서, 여기서 진단법은 하나 또는 그 이상의 입자 검출 신호 및/또는 입자 검출 신호의 시간 프로파일 (temporal profiles) 의 분석에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는, 장치 또는 방법.
- 제61항에 있어서, 여기서 진단법은 입자 검출 신호 하나 또는 그 이상의 펄스 높이 (pulse height), 펄스 너비(pulse width) 및/또는 펄스 모양(pulse shape)의 분석에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는, 장치 또는 방법.
- 제61항에 있어서, 여기서 진단법은 작동 액체 성질, 시스템 흐름 성질, 광학적 검출 성질, 및/또는 열 관리 성질 모니터링을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치 또는 방법.
- 제61항에 있어서, 여기서 진단법은 개별 입자 검출 경우 하나 또는 그 이상의 입자 검출 신호의 펄스 높이 분석에 근거하고 및/또는 입자 성장, 시스템 유량, 샘플 미립자 전하 및/또는 재료, 유체 오염, 유체 분해, 또는 이의 어느 조합의 모니터링을 위한 역사적 경향에 근거하는 것을 특징으로 하는, 장치 또는 방법.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 추가로 포화기 부위에 있는 작동 액체 및/또는 작동 액체의 저장고를 모니터하기 위하여 설정된 유체 센서 하나 또는 그 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치 또는 방법.
- 제66항에 있어서, 여기서 하나 또는 그 이상의 유체 센서는 유체 오염, 유체 분해, 시스템 오리엔테이션 (system orientation), 잔류하는 작동 시간, 시스템의 건전성을 위한 유체 사용의 비율 (rate of fluid usage), 또는 이의 조합 중 적어도 하나의 분석을 위하여 설정된 것을 특징으로 하는, 장치 및 방법.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 추가로 수행력을 유지하기 위한 작동적 세트 포인트 (operational set points )의 변화, 극한의 환경인 경우 시스템 자체-방어 , 또는 이의 조합 중 적어도 하나의 분석을 위하여 설정된 환경 센서 하나 또는 그 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치 또는 방법.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 복수(plurality)의 포화기 부위, 복수의 응축기, 복수의 계수기 또는 이들의 어느 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치 또는 방법.
- 선행 청구항 중 어느 항에 있어서, 다단계CPC 시스템을 포함하고, 여기서 다른 단계들은 순차적인 구성으로 제공되고 및 다른 입자 크기 범위를 표적으로 하는개별적인 CPCs에 해당하는 것을 특징으로 하는, 장치 또는 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US202163210748P | 2021-06-15 | 2021-06-15 | |
| US63/210,748 | 2021-06-15 | ||
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