MX2013007704A - Aparato para monitorear particulas en un aerosol. - Google Patents

Abstract

La presente invención se relaciona con un aparato (1) para monitorear partículas en un canal (11) o en un espacio que comprende aerosol y con una configuración de trampa de iones en el aparato. El aparato (1) comprende un eyector (24), un suministro (6, 16, 18, 19) de gas dispuesto para abastecer un flujo (C) de gas ionizado, esencialmente libre de partículas, una configuración (2) de entrada de muestra dispuesta para proporcionar un flujo (A) de aerosol de muestra desde el canal (11) dentro del eyector (24) por medio de succión provista por el suministro (6, 16, 18, 19) de gas y el eyector (24) para cargar por lo menos una fracción de las partículas del flujo (A) de aerosol de muestra y una trampa (12) de iones extendida por lo menos parcialmente, dentro del eyector (24) para remover los iones no unidos a las partículas. De conformidad con la invención, la trampa (12) de iones es provista como un alambre de trampa de metal.

Description

APARATO PARA MON ITOREAR PARTÍCULAS EN UN AEROSOL C a m po d e la I nve n c i ón La presente invención se relaciona con un aparato para monitorear partículas y especialmente, con un aparato como se define en el preámbulo de la reivindicación 1 independiente.

Antece d e ntes de l a I nven ci ó n Las partículas finas que tienen un diámetro se forman en muchos procesos industriales y en procesos de combustión. Por varias razones, estar partículas finas se miden . Las mediciones de partículas finas se pueden conducir debido a sus efectos en la salud y también para monitorear la operación de los procesos industriales y los procesos de combustión, tal como la operación de motores de combustión, especialmente motores diésel. Otra razón para monitorear las partículas finas es el uso y producción incrementados de partículas nanonizadas en procesos industriales. Las razones anteriores indican que existe la necesidad de equipos y métodos confiables para la medición de partículas finas.

Un método y aparato de la técnica previa para medir partículas finas se describe en el documento WO20091 09688. En este método de la técnica previa, el gas limpio, especialmente de partículas, se suministra dentro del aparato y se dirige como un flujo de fluido motriz a través de una cámara de entrada a un eyector provisto dentro del aparato. El gas limpio también se ioniza antes y durante el suministro del gas dentro de la cámara de entrada. De preferencia, el gas limpio ionizado se alimenta dentro del eyector a una velocidad sónica o casi cercana a la sónica. El ionizado del gas limpio se puede llevar a cabo por ejemplo, con el uso de un cargador de corona . La cámara de entrada también es provista con una entrada de muestra dispuesta en comunicación de fluidos con un canal o un espacio que comprende un aerosol que tiene partículas finas. El flujo de fluido motriz (es decir, el flujo de gas limpio) provoca la succión para la entrada de muestra, de modo que se forma un flujo de aerosol de muestra desde el ducto o desde el espacio hasta la cámara interior. El flujo de aerosol de muestra entonces es provisto como un flujo lateral para el eyector. El gas limpio ionizado carga por |o menos una fracción de las partículas . Las partículas cargadas también se pueden conducir de regreso al ducto o espacio que contiene el aerosol. Las partículas finas de la muestra de aerosol entonces se monitórean al monitorear la carga eléctrica llevada por las partículas cargadas con electricidad. Los iones libres también se pueden remover con el uso de una trampa de iones dispuesta corriente abajo del eyector. Un eyector típico (o bomba eyectora) incluye un cono divergente (o difusor divergente de salida) después de la garganta estrecha para convertir la energía cinética del gas en presión. Esto incrementa el tamaño y el tiempo de residencia del gas dentro del eyector. El incremento en el tiempo de residencia disminuye la respuesta de tiempo del aparato de medición con base en el método de la técnica previa (WO20091 09688 A1 ).

Una razón importante para usar los aparatos de monitoreo de partículas es la operación confiable, de modo que se pueden operar por períodos prolongados sin la necesidad de requerir mantenimiento. En muchas aplicaciones, tal como el monitoreo de partículas finas de motores de combustión, también es preferible que el aparato de monitoreo se pueda operar en forma continua para conducir las mediciones de partículas finas en tiempo real. Además, en muchos casos los aparatos de monitoreo de partículas finas tienen que ser instalados en sistemas existentes en donde solamente hay una cantidad limitada de espacio para el aparato de medición de partículas. Usualmente, los sistemas industriales, los sistemas de combustión u otros sistemas que comprenden aerosol son diseñados tan compactos como sea posible. Por lo tanto, el aparato de medición de partículas finas también tiene que tener un tamaño pequeño. La ventaj a del ta m a ño peq ueño , s i n em ba rg o , es q ue n o está n restri ng idos únicamente para usarse en espacios limitados. Una ventaja importante del tamaño pequeño es que se reduce al mínimo las pérdidas de partículas dentro del aparato de monitoreo. Además, el tamaño grande permite un tiempo de respuesta más rápido de la medición debido al flujo de gas más rápido a través del pequeño volumen de detección.

En muchos casos, es importante que los costos de fabricación del aparato sean bajos. Por esta razón, la estructura del aparato no debe ser demasiado compleja de fabricar.

Breve Descripción de la Invención El objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato y un arreglo para así, superar las desventajas: de la técnica previa. Los objetivos de la presente invención se logran con un aparato de conformidad con la porción caracterizante de la reivindicación 1 , en donde el aparato comprende una trampa 12 de iones provista como un alambre de trampa.

Las modalidades preferidas de la invención se describen en las reivindicaciones dependientes.

La presente invención está con base en la idea de proporcionar un aparato para monitorear partículas de un aerosol al cargar por lo menos una fracción de las partículas con un gas ionizado esencialmente libre de partículas alimentado dentro de un eyector y remover los iones no unidos a las partículas esencialmente corriente abajo del eyector con una trampa de iones formada como un alambre o barra. El alambre de la trampa de iones puede ser recto o puede estar doblado con una configuración curva. El alambre de la trampa se extiende por lo menos parcialmente dentro del eyector. En una modalidad, el alambre de trampa está dispuesto para extenderse por lo menos parcialmente dentro de la garganta del eyector. Cuando el alambre de la trampa de extiende dentro de la garganta (de preferencia, la parte divergente de la misma) , la trampa de iones utiliza las estructuras del eyector y el volumen interno. Como resultado del tamaño total del aparato de medición y el tiempo de residencia del gas de muestra en el sensor se puede reducir. El tiempo de residencia reducido permite un tiempo de respuesta más rápido del aparato de medición.

Las trampas de iones con base de barra o alambre son bien conocidas a partir de la técnica previa. La Solicitud de Patente de Estados Unidos de Norteamérica No. 2006/0284077 A1 , TS 1 incorporada el 21 . 1 2. 2006 describe un instrumento para medir en forma no invasiva la exposición de nanopartículas, el cual incluye un elemento de descarga de corona que genera iones para efectuar una carga por difusión unipolar de un aerosol, seguido por una trampa de iones para remover el exceso de iones y una porción de las partículas cargadas con movilidades eléctricas sobre un umbral . De preferencia, los elementos de movilidad altamente eléctrica se extraen con el uso de un precipitador electrostático con una estructura tubular, eléctricamente conductora que rodea al elemento conductor, eléctricamente aislado de la estructura. Sin embargo, la publicación falla en describir las ventajas que se pueden alcanzar con el uso de un eyector y así, que el instrumento experimente pérdidas de partículas.

La ve ntaj a de u n eyector en u n a pa rato de m edición de part ícul as que está con base en la medición de una carga eléctrica llevada por partículas es que permite un mezclado rápido de iones y partículas. Un eyector típicamente consiste de tres partes: una boquilla de entrada, garganta y un difusor de salida divergente. El inventor ha encontrado que el mezclar el flujo de fluido motriz y e l flujo lateral en un eyector es tan eficiente que en la práctica, las partículas se cargan por los iones llevados por el último flujo de fluido motriz en la garganta del eyector. De este modo, la trampa de iones utilizada para remover el exceso de iones del flujo se puede ensamblar por lo menos parcialmente, dentro del eyector y así, acortar considerablemente la trayectoria de flujo y reducir al mínimo el tamaño del aparato de monitoreo de partículas. Esto también reduce al m ínimo las pérdidas de partículas dentro del aparato de medición de partículas y permite un tiempo de respuesta más rápido del aparato. De preferencia , especialmente en el caso áe una estructura cil indrica simétrica , el electrodo de alto voltaje en la tram pa de iones tiene forma de barra , con más preferencia , de alam bre, lo cual no afecta esencialmente el patrón de flujo dentro del a parato de medición de partículas . Las superficies del eyector, especialmente la superficie interna del d ifusor divergente y en alg unos casos, también la superficie interna de la garganta, funcionan como los electrodos recolectores de iones.

En una modalidad preferida de la presente invención , la trampa de iones está formada como un solo ala m bre o una barra que proporciona tanto el alambre de trampa de iones como el conductor de la trampa de iones . La tram pa de iones está d ispuesta para extenderse dentro del alojam iento de medición desde la cámara de entrada hasta la cámara de captura y hasta el eyector, en donde se forma la trampa de iones .

La presente invención cuenta con la ventaja de q ue el alambre de la tram pa de iones proporciona una estructura mecánica sencilla para la tram pa de iones . La estructura mecá nica sencilla mejora la operación confiable de modo que el aparato para el monitoreo de partículas o el sensor de partículas se puede operar por períodos prolongados sin req uerir de mantenimiento. La disposición de la tram pa de iones en donde se extiende el conductor de la trampa dentro del alojamiento de medición desde la cámara de entrada hasta la cámara de captura de iones y el eyector proporciona tam bién una estructura com pacta y disminuye las dimensiones o diámetro externo del aparato. El alam bre de trampa también se puede formar con una config uración que permite dism inuir las dimensiones del alojamiento de la trampa de iones y as í , las dimensiones externas o la longitud del aparato. El alambre de trampa también se puede formar con una configuración que permite el uso de voltajes moderados de captura de iones.

Breve Descripción de los Dibujos A continuación, la invención será descrita con más detalle, en conexión con las modalidades preferidas, con referencia a los dibujos anexos, en los cuales: La Figura 1 es una vista esquemática de un aparato de la técnica previa para monitorear partículas.

La Figura 2 es una vista esquemática de una modalidad de un aparato para monitorear las partículas de conformidad con la presente invención; y La Figura 3 es una vista esquemática de una modalidad de un conductor de trampa de iones.

Descripción Detallada de la Invención La Figura 1 muestra una modalidad del aparato de la técnica previa para monitorear partículas. El aparato comprende un cuerpo 50 externo dentro del cual se proporciona un alojamiento 1 7 de medición y por lo menos parte de los componentes eléctricos y los conductores 30 del aparato. Como se observa en la Figura 1 , los componentes eléctricos y los contactos 30 están dispuestos esencialmente fuera del alojamiento 17 de medición , así, entre el cuerpo 50 externo y el alojamiento 17 de medición.

El alojamiento 17 de medición proporciona espacio en donde se conduce el monitoreo del aerosol. Un f luje A de aerosol de muestra es conducido desde un canal, ducto o espacio que comprende aerosol dentro del alojamiento 1 7 del aerosol para monitorear o medir partículas en el aerosol El aparato 1 está conectado con el ducto 1 1 de aerosol dentro de donde se encuentra un flujo F de aerosol . De este modo, el aparato 1 está arreglado para monitorear partículas finas o partículas en el flujo F de aerosol. El ducto de aerosol puede ser un ducto de escape de un motor de combustión o su similar. En forma alternativa, el ducto de aerosol puede ser cualquier espacio que comprende aerosol o cualquier ducto o canal que tiene un flujo F de aerosol. El espacio tiene que comprender un flujo de aerosol, pero el aparato también puede estar dispuesto para monitorear partículas de un aerosol esencialmente estacionario, por ejemplo, partículas del aire exterior. En las Figuras, el aparato de monitoreo de partículas está conectado fuera del ducto 1 1 de aerosol y con la pared lateral del ducto 1 1 de aerosol. Esta configuración necesita aberturas hechas en las paredes laterales del ducto 1 1 , pero el aparato no afecta mucho las condiciones de flujo dentro del ducto 1 1 . En otra modalidad , el aparato de monitoreo de partículas puede estar ubicado dentro del ducto 1 1 de aerosol. En esta modalidad, el aparato se puede conectar con las paredes laterales externas del ducto 1 1 y no se tendrán que realizar aberturas en las paredes laterales del ducto. El aparato puede estar ubicado dentro del ducto de aerosol o dentro del ducto de escape, por ejemplo, cuando se usa para monitorear partículas del gas de escape de un motor de combustión.

El aparato 1 comprende una entrada 2 de muestra para conducir un flujo A de aerosol de muestra dentro del aparato 1 . La entrada 2 de muestra está en comunicación de fluidos con el ducto 1 1 de aerosol y dentro del alojamiento 17 de medición del aparato 1 . De preferencia, el aparato 1 también comprende una salida 1 0 de muestra a través del cual se escapa el flujo B de aerosol de muestra analizado desde el alojamiento 17 de medición y el aparato 1 . En la modalidad de la Figura 1 , el aerosol B de muestra analizado se regresa al ducto 1 1 de aerosol. La salida 1 0 de muestra puede estar arreglada para conducir el aerosol B de muestra analizado directamente a la atmósfera ambiental o a otro lugar, por ejemplo, un contenedor. De conformidad con esto, el aparato 1 no necesariamente recolecta o almacena el aerosol A de muestra recibido desde e l d u cto 1 1 de ae roso l . E n u na moda l idad alte rn ativa , el aparato también puede comprender un arreglo 2 de entrada de muestra que comprende una o más entradas de muestra. Además, el aparato también puede comprender una configuración 1 0 de salida de muestra que comprende una o más salidas de muestra.

El aparato 1 también comprende una cámara 4 de entrada y una entrada 2 de muestra está dispuesta para proporcionar una comunicación de fluidos entre el ducto 1 1 de aerosol y la cámara 4 de entrada. El aparato también comprende un suministro de gas para suministrar un gas C libre de partículas, limpio dentro de la cámara 4 de entrada. El suministro de gas comprende una conexión 18 de suministro de gas a través de la cual se puede conducir el gas limpio desde la fuente 19 de gas. El gas se puede limpiar en un filtro o su similar para remover esencialmente las partículas del gas, de modo que la concentración de partículas en el gas presurizado es notablemente más baja que la concentración de partículas en el flujo A de aerosol de muestra. El gas limpio puede ser aire o algún otro gas apropiado. El gas limpio también se puede acondicionar antes de alimentarlo dentro de la cámara 4 de entrada. El acondicionamiento puede comprender enfriar o calentar el gas y ajustar la velocidad y el volumen del flujo de gas con un controlador de flujo. El gas limpio entonces se alimenta al aparato 1 de medición a través de la conexión 18 de suministro de gas.

El aparato 1 también comprende un canal 1 6 de suministro de gas limpio a través del cual, el gas limpio se alimenta a la cámara 4 de entrada del aparato 1 . El canal 1 6 de suministro de gas limpio está en comunicación de fluidos con el canal 18 de suministro de gas y comprende una cabeza 6 de boquilla que se abre dentro de la cámara 4 de entrada. El aparato también es provisto con un dispositivo 14 de ionización para ionizar por lo menos una porción del gas limpio antes o durante la alimentación del gas limpio desde la cabeza 6 de boquilla dentro de la cámara 4 de entrada . En la modalidad de la Figura 1 , el dispositivo 14 de ionización está dispuesto hacia el canal 16 de suministro de gas limpio. En la modalidad de la Figura 1 , el dispositivo de ionización es una aguja 14 de corona extendida en el canal 16 de suministro de gas limpio. El dispositivo 14 de ionización también puede ser otro tipo de electrodo con la capacidad para ionizar el gas limpio. La cabeza 6 de la boquilla y la aguja 14 de la corona con ventaja, están dispuestos de tal forma que la aguja 14 de la corona se extiende esencialmente cerca de la cabeza 6 de la boquilla. Esto ayuda a la aguja 14 de la corona a permanecer abierta y mejora la producción de iones. El flujo de g s limpio que pasa la aguja 14 de la corona ayuda a mantener limpia la aguja de la corona. La aguja 14 de la corona queda aislada de las paredes del canal de flujo de gas limpio y del cuerpo 17 del aparato 1 por uno o más aisladores 35 eléctricos. Las paredes del canal 16 de suministro de gas, de preferencia , tienen el mismo potencial que la aguja 14 de corona. De conformidad con lo antes mencionado, el canal 16 de suministro de gas está arreglado para proporcionar un flujo C de gas ionizado esencialmente libre de partículas hasta la cámara 4 de entrada.

El aparato también es provisto con un eyector 24. El eyector 24 comprende una boquilla 24 de convergencia-divergencia que forma así, un canal de flujo convergente-divergente, la garganta 8 del eyector 24. El eyector 24 es un dispositivo tipo bomba que utiliza el momento del flujo principal para crear succión para un flujo de fluido lateral. El flujo de fluido principal y el flujo de fluido lateral se mezclan parcialmente en el eyector 24. Después de pasar a través de la garganta 8 del eyector 24, el fluido mezclado se expande y la velocidad se reduce, lo cual resulta en energía cinética convertida de regreso en energía de presión. En una modalidad alternativa, el aparato también puede comprender uno o más canales 16 de suministro de gas limpio, agujas 14 de corona y eyectores 24.

En la modalidad de la Figura 1 , el flujo C de gas ionizado, esencialmente libre de partículas descargado desde la boquilla 6 se alimenta a la garganta 8 del eyector 24 como el flujo principal. Por lo tanto, el canal 16 de suministro de gas limpio y la cabeza 6 de la boquilla • están dispuestos para alimentar el flujo C de gas esencialmente libre de partículas a una alta velocidad dentro de la garganta 8. La velocidad del flujo C de gas esencialmente libre de partículas, de preferencia, es sónica o cercana a sónica . En el eyector 24, el flujo C de gas esencialmente libre de partículas forma una succión para la entrada 2 de muestra, de modo que el flujo A de aerosol de muestra se puede succionar dentro de la cámara 4 de entrada . El flujo A de aerosol de muestra forma un flujo lateral del eyector 24. La velocidad de flujo del flujo A de aerosol de muestra depende esencialmente solamente de la geometría del eyector 24 y de la velocidad de flujo del flujo C de gas ionizado esencialmente libre de partículas. En una modalidad preferida, la relación del flujo C principal para el flujo A lateral es baja, de preferencia , menor que 1 : 1 , y con más preferencia, menor que 1 :3. De conformidad con lo antes mencionado, no existe la necesidad de alimentar activamente el flujo A de aerosol de muestra dentro del aparato 1 , pero se puede succionar por medio del suministro de gas limpio y del eyector 24.

El flujo C de gas ionizado esencialmente libre de partículas y el flujo de aerosol de muestra se mezclan dentro de la cámara 4 de entrada y en el eyector 24, de modo que las partículas del flujo A de aerosol de muestra se cargan eléctricamente durante el mezclado por el flujo C de gas limpio, ionizado. El flujo C de gas ionizado, esencialmente libre de partículas y el flujo A de aerosol de muestra forman juntos el flujo J del eyector que se descarga desde el eyector 25 y específicamente, desde la garganta 8 del eyector. El aparato 1 también comprende una cámara 22 de captura de iones al lado del alojamiento 17 de medición. La cámara 22 de captura de iones comprende una trampa 1 2 de iones para remover iones que no están unidos a las partículas del flujo A de aerosol de muestra. La trampa 12 de iones puede ser provista con un voltaje de recolección para remover los iones libres mencionados. El voltaje utilizado para atrapar iones libres depende de los parámetros del diseño del aparato 1 , pero típicamente, el voltaje de la trampa 12 de iones es de 10v - 30kV. El voltaje de la tram pa 12 de iones también se puede ajustar para remover las partículas de modo de núcleo o incluso las partículas más pequeñas en el modo de acumulación. En una modalidad alternativa, la trampa 12 de iones está configurada para remover iones no unidos a las partículas del flujo J del eyector por un campo eléctrico, un campo magnético, por d ifusió n o u n a co m bi n ación de los m ism os .

El aerosol de muestra y el gas esencialmente limpio mezclados juntos, el flujo J del eyector se descargan desde el aparato 1 a través de la salida 10 junto con las partículas cargadas del aerosol de muestra. La salida 1 0 es provista en comunicación de fluidos con la cámara 22 de captura de iones para deja r escapar el flujo B de descarga fuera del aparato 1 . La salida 1 0 puede estar dispuesta para suministrar el flujo B de descarga de regreso al ducto 1 1 de aerosol o a la atmósfera ambiental o algún otro lugar.

Las partículas en el aerosol F en el ducto 1 1 de aerosol se monitorean al medir la carga eléctrica llevada por las partículas cargadas eléctricamente del flujo A de aerosol de muestra. En una modalidad preferida , las partículas del aerosol F se monitorean al medir la carga eléctrica que se escapa con las partículas eléctricamente cargadas del aparato 1 con el flujo J del eyector a través de la salida 10. La medición de la carga llevada por las partículas eléctricamente cargadas se puede medir en varias formas alternativas. En una modalidad, la carga llevada por las partículas cargadas eléctricamente se mide al medir la corriente neta que se escapa de la salida 10 de muestra. Para tener la capacidad de medir las corrientes más pequeñas, típicamente a un nivel pA, el aparato 1 completo queda aislado de los sistemas circundantes. En la Figura 1 , el aparato 1 es provisto con aisladores 1 3 de instalación para aislar el aparato 1 del ducto 1 1. Un electrómetro 34 se puede ensamblar entre el aparato 1 aislado (es decir, un punto en la pared del cuerpo 50) y un punto a tierra de los sistemas circundantes. Con este tipo de configuración , el electrómetro 34 puede medir la carga que se escapa del aparato 1 aislado junto con las partículas ionizadas. En otras palabras, este tipo de configuración mide la corriente de escape.

La Figura 1 muestra una modalidad ¡para monitorear las partículas al medir la corriente que se escapa del aparato 1 . La corriente de escape se mide con una configuración 30 eléctrica. La configuración 30 eléctrica comprende una fuente 36 de alto voltaje conectada con el dispositivo 14 de ionización para proporcionar un alto voltaje al dispositivo 14 de ionización. La fuente 36 de alto voltaje queda aislada eléctricamente de otro sistema a través de un transformador 38 de aislamiento y los aisladores 35. El dispositivo 14 de ionización tiene el mismo potencial eléctrico que las paredes del canal 16 de gas. La configuración 30 eléctrica comprende también un electrómetro 34 ensamblado entre el dispositivo 7 de ionización y con un punto que tiene un contacto galvánico con la pared del alojamiento 17 de medición . El primer contacto de la fuente 36 de alto voltaje está conectado con el dispositivo 14 de ionización y el segundo contacto está conectado como una primera entrada del electrómetro 34. La segunda entrada del electrómetro 34 está conectada con la pared del alojamiento 17 de medición y con la trampa 1 2 de iones. Con este tipo de configuración 30 eléctrica, el electrómetro 34 mide la carga que se escapa de la cámara 22 de captura de iones y del aparato 1 con las partículas ionizadas, por ejemplo, mide la corriente que se escapa.

La trampa 1 2 de iones evita que los iones libres se escapen del aparato 1 . La trampa 12 de iones está conectada con una fuente 29 de voltaje de recolección a través de un conductor 25 de la trampa de iones. En la técnica previa, la trampa 12 de iones es provista como electrodos tipo red o como electrodos tipo placa. La Figura 1 muestra una modalidad de la técnica previa en donde la configuración de placa de la trampa 12 de iones está arreglada corriente abajo del eyector 24 para remover los iones libre del flujo J del eyector. La trampa 1 2 de iones está conectada con una fuente 29 de voltaje de recolección a través de un conductor 25 de trampa de iones arreglado para extenderse esencialmente desde fuera del alojamiento 1 7 de medición y específicamente, entre el cuerpo 50 externo y el alojamiento 1 7 de medición del aparato 1 . En una modalidad alternativa, la trampa de iones puede estar dispuesta para remover iones no unidos a las partículas desde el flujo J del eyector por un campo eléctrico, un campo magnético, por difusión o una combinación de los mismos.

La Figura 2 muestra una modalidad de la presente invención. En la Figura 2, el alambre 12 de la trampa está doblado para extenderse por lo menos parcialmente dentro del eyector 24, el cual consiste de la boquilla 1 1 8 de entrada , la garganta 8 y el difusor 108 divergente. Específicamente, el alambre 12 de la trampa está dispuesto para extenderse por lo menos parcialmente dentro de la garganta 8 del eyector 24 o por lo menos parcialmente dentro de parte 1 08 del difusor del eyector 24. Esta configuración de la Figura 2 permite a l difusor 108 o a la garganta 8 del eyector 24 ser usada para remover los iones libres no unidos a las partículas. Por lo tanto, el alambre 1 2 de la trampa utiliza la longitud del eyector 24, de manera que la longitud del aparato y específicamente, la longitud de la cámara 22 de captura de iones puede ser a cortad a . E n a lg u nas pruebas, notablemente, se ha encontrado que la carga de las partículas no se ve afectada cuando el alambre 12 de captura se extiende por lo menos parcialmente dentro del eyector 24, de manera que la ionización de partículas se lleva a cabo satisfactoriamente antes de la salida por el eyector 24.

Como se puede observar en la Figura 2, el aparato 1 que forma el sensor de partículas comprende un alojamiento 17 de medición dentro del cual se proporciona el eyector 24. La cámara 4 de entrada está configurada corriente arriba del eyector 24 y dentro del alojamiento 17 de medición. La cámara 1 7 de entrada es provista con el suministro 6, 16, 18, 19 de gas que alimenta un flujo C de gas ionizado esencialmente libre de partículas al eyector 24 para proporcionar un flujo A de aerosol de muestra a través del arreglo 2 de entrada de muestra desde un canal 1 1 o un espacio. La cámara 22 de captu ra de iones está dispuesta corriente abajo del eyector 24 y dentro del alojamiento 17 de medición . La cámara 22 de captura de iones es provista con una configuración 12, 25, 26 de captura de iones que comprende una trampa 1 2 de iones conectada con una fuente 29 de voltaje de recolección con un conductor 25 de trampa para proporcionar la trampa 12 de iones con un voltaje de recolección para remover iones no* unidos a las partículas del flujo J del eyector. La fuente 29 de voltaje de recolección está ubicada fuera del alojamiento 1 7 de medición . Como se muestra en la Figura 2, el conductor 25 de trampa está arreglado para extenderse dentro del alojamiento 1 7 de medición y específicamente, al lado del alojamiento 17 de medición desde la cámara 4 de entrada hasta la cámara 22 de captura de iones para proporcionar el voltaje de recolección a la trampa 12 de iones. En una modalidad , el conductor 25 de trampa está dispuesto para extenderse dentro del alojamiento 17 de medición y específicamente, al lado del alojamiento 1 7 de medición a través de la cámara 4 de entrada y la estructura 24 del eyector para la cámara 22 de captura de iones para proporcionar el voltaje de recolección a la trampa 1 2 de iones.

El conductor 25 de trampa está aislado eléctricamente desde el alojamiento 17 de medición. El conductor 25 de trampa puede ser provisto con una capa externa de aislamiento para cumplir con los propósitos de aislamiento. El alojamiento 1 7 de medición puede ser provisto con un canal 28 conductor de trampa a través del cual pasa el conductor 25 de trampa dentro del alojamiento 1 7 de medición para separar el conductor (25) de trampa del flujo A de aerosol de muestra, el flujo C de gas ionizado esencialmente libre dé partículas y el flujo J del eyector. El canal 28 conductor de trampa puede proporcionar un aislamiento eléctrico para el conductor 25 de trampa dentro del alojamiento 17 de medición. Como se muestra en la Figura 2, el canal 28 conductor de trampa se puede extender desde la cámara 4 de entrada hasta la cámara 22 de captura de iones o a través de la cámara 4 de entrada y la estructura 24 del eyector hasta la cámara 22 de captura, de manera que el conductor 25 de trampa puede pasar dentro del alojamiento 17 de medición hasta la cámara 22 de captura de iones, de modo que el conductor 25 de trampa no queda sujeto al aerosol A de muestra y al flujo C de gas ionizado esencialmente libre de partículas. El eyector 24 se puede formar de un material de cerámica. El material de cerámica del eyector 24 puede estar dispuesto para extenderse a través de la cá ma ra 4 de e ntrad a com pleta , de ma nera q ue el canal 28 conductor de trampa puede ser provisto con el material de cerámica. El canal 28 conductor de trampa puede así, extenderse a través del material de cerámica desde la configuración electrónica a través de la cámara de entrada y la estructura del eyector dentro de la cámara 22 de captura de iones. El canal 28 conductor de trampa se puede formar al perforarlo a través del material de cerámica . Cuando el material de cerámica se usa para formar el eyector 24, el material de cerámica se puede recubrir con una capa eléctricamente conductora, tal como una capa de metal. El recubrimiento eléctricamente conductor también está en conexión con las paredes del alojamiento 1 7 de medición, de manera que el material de cerámica tiene el mismo potencial con el alojamiento 17 de medición. En una modalidad alternativa, el material de cerámica puede ser reemplazado con algún otro material. En otra modalidad alternativa, el canal 28 conductor de trampa puede ser provisto con un elemento de canal separado dispuesto dentro del alojamiento 1 7 de medición. El canal 28 conductor de trampa evita que el conductor 25 de trampa se ensucie debido al flujo A de aerosol de muestra.

El canal 28 conductor de trampa puede contaminarse con contaminantes, tal como partículas finas del aerosol de muestra, puede entrar en el canal 28 del conductor de trampa a través de la abertura desde la cual la trampa 1 2 de iones o un sujetador 26 de iones se extiende dentro de la cámara 22 de captura. El sujetador 26 de trampa de iones puede ser cualquier parte mecánica y eléctrica dispuesta para dar soporte a la trampa 12 de iones y para conducir el voltaje de recolección desde el cond u ctor 25 de tram pa de i ones h asta la tra m pa 12 de i ones . El sujetado r 26 de trampa de iones puede ser una parte separada o puede ser una parte integrada del conductor 25 de trampa de iones o la trampa de iones 12 o ambas. Para evitar que el canal 28 conductor de trampa se ensucie, éste puede ser provisto con un flujo J de gas de protección que fluye a lo largo del canal 28 conductor de trampa hasta la cámara 22 de captura de iones entre las paredes internas del canal 28 conductor de trampa y el conductor 25 de trampa. El flujo H de gas de protección puede comprender cualquier gas apropiado desde cualquier fuente de gas apropiada. En una modalidad preferida, el flujo H de gas de protección es provisto desde la fuente 1 9 de gas que suministra también el flujo de gas libre de partículas hasta la cámara 4 de entrada . El canal 28 conductor de trampa y el conductor 25 de captura de iones de preferencia, tienen diferentes formas en sección transversal para proporcionar un hueco entre el canal 28 conductor de trampa y el conductor 25 de captura de iones, el flujo H de protección fluye a través del hueco. La Figura 3 muestra una modalidad en donde el canal 28 conductor de trampa tiene una sección transversal esencialmente redonda y el conductor 25 de trampa de iones tiene una sección transversal esencialmente rectangular.

La trampa 1 2 de iones puede ser un elemento separado conectado en forma eléctrica con el conductor 25 de trampa con o sin un sujetador 26 de trampa. La trampa 1 2 de iones separada puede ser una placa de trampa de iones, o alguna otra configuración de trampa de iones esencialmente tri-dimensional.

En una modalidad preferida de la presente invención , la trampa 1 2 de iones y el cond uctor 25 de tram pa son provi stos com o u n solo alam bre de metal o como una barra sin un sujetador 26 de trampa. La trampa de iones o el alambre 1 2 de trampa se puede implementar como se describe antes. De este modo, el alambre 1 2 de trampa se extiende en el canal 28 conductor de trampa como un conductor de trampa de iones desde el cual se introduce dentro de la cámara 22 de trampa de iones, como una trampa 1 2 de iones. Esto proporciona una solución sencilla y compacta para la configuración de trampa de iones. En este tipo de configuración de trampa de iones, la trampa 1 2 de iones puede ser un alambre longitudinal o una barra dispuesta para extenderse por lo menos parcialmente dentro del eyector 24 o por lo menos parcialmente dentro de la garganta 8 del eyector 24 dentro de la cámara 22 de trampa de iones.

Será evidente para las personas experimentadas en la técnica avanzada, que la idea básica de la invención se puede implementar en varias formas. Por lo tanto, la invención y sus modalidades no están restringidas a los ejemplos anteriores, más bien, pueden variar dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims (10)

RE IVI N DICAC ION ES

1. Un aparato ( 1 ) para monitorear partículas en un canal ( 1 1 ) o un espacio que comprende aerosol, el aparato (1 ) comprende: un eyector (24); un suministro (6, 16, 18, 1 9) de gas dispuesto para alimentar un flujo (C) de gas ionizado, esencialmente libre de partículas al eyector (24); una configuración (2) de entrada de muestra dispuesta para proporcionar un flujo (A) de aerosol de muestra desde el canal (1 1 ) o al espacio dentro del eyector (24) por medio de una succión provista por el suministro(6, 16, 1 8, 19) de gas y el eyector (24) para cargar por lo menos una fracción de las partícu las del flujo (A) de aerosol de muestra ; una trampa (12) de iones para remover los iones no unidos a las partículas del flujo (J) del eyector que se descarga desde el eyector (24); caracterizado porque: la trampa (1 2) de iones es provista como un alambre de trampa que se extiende por lo menos parcialmente dentro del eyector (24).

2. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el alambre (12) de trampa se extiende por lo menos parcialmente dentro del difusor (1 08) divergente del eyector (24).

3. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el alambre (12) de trampa se extiende por lo menos parcialmente dentro de la garganta (8) del eyector (24).

4. El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 3, caracterizado porque el alambre ( 12) de trampa está dispuesto para remover iones no unidds a las partículas del flujo (J) del eyector por un campo eléctrico, un campo magnético, por difusión o por una combinación de los mismos.

5. El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 4, caracterizado porque el aparato comprende un alojamiento (17) de medición dentro del cual se proporciona una cámara (4) de entrada arreglada corriente arriba del eyector (24) y en comunicación de fluidos con el canal (1 1 ) o el espacio a través de la configuración (2) de entrada de muestra y una cámara (22) de captura de iones dispuesta corriente abajo del eyector (24), y el alambre (12) de trampa está dispuesto en la cámara (22) de captura de iones.

6. El aparato de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el alambre (1 2) de trampa comprende un conductor (25) de trampa que conecta el alambre (1 2) de trampa con una fuente de voltaje de recolección para remover los iones no unidos a las partículas, y que el conductor (25) de trampa está dispuesto para extenderse dentro del alojamiento (1 7) de medición desde la cámara (4) de entrada hasta la cámara (22) de captura de iones.

7. El aparato de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el alambre ( 1 2) de trampa comprende un conductor (25) de trampa que conecta el alambre (1 2) de trampa con una fuente de voltaje de recolección para remover los iones no unidos a las partículas, y porque el conductor (25) de trampa está dispuesto para extenderse dentro del alojamiento ( 17) de medición a través de la cámara (4) de entrada y la estructura (24) del eyector hasta la cámara (22) de captura de iones.

8. El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 ó 7, caracterizado porque el conductor (25) de trampa está dispuesto para extenderse en un canal (28) conductor de trampa.

9. El aparato de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el canal (28) conductor de trampa es provisto con un flujo (H) de gas de protección que fluye hasta la cámara (22) de captura de iones entre las paredes internas del canal (28) conductor de trampa y al conductor (25) de trampa .

10. El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 9, caracterizado porque el alambre (1 2) de trampa y el conductor (26) de trampa son provistos como un solo alambre o barra de metal.