WO2016042060A1 - Systeme et procede de detection de particules - Google Patents

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WO2016042060A1 PCT/EP2015/071293 EP2015071293W WO2016042060A1 WO 2016042060 A1 WO2016042060 A1 WO 2016042060A1 EP 2015071293 W EP2015071293 W EP 2015071293W WO 2016042060 A1 WO2016042060 A1 WO 2016042060A1
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particle
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particle concentration
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Eric Zimmermann
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    • G01N2015/0038—Investigating nanoparticles

Definitions

  • the invention relates to the field of the detection of particles, or aerosols, in particular nanoparticles or nanoscale aerosols.
  • the invention is advantageously applied to the field of monitoring and controlling the presence of particles in an atmosphere, for example to monitor the exposure of people to aerosols.
  • Particle detection can be performed by different types of particle concentration measuring devices each based on a particular type of measurement: optical, electrical, etc.
  • a particle concentration measurement can be performed by a condensation ring counter (CNC, or CPC for "Condensation Particle Counter”).
  • CNC condensation ring counter
  • an air flow to be characterized is sent into a steam saturation zone and then into a vapor condensation zone in order to condense the vaporized liquid around the particles contained in the air flow and to increase the size. of these particles until they become optically detectable.
  • the condensation ring counter then performs a unit count or by attenuation of these particles and thus measures a concentration in number of the particles contained in the air flow.
  • a particle concentration measurement can also be performed using an electrometer measuring device.
  • a measuring device is coupled to an element called “charger” whose function is to electrically charge the particles by depositing electric charges on the surface of the particles.
  • charger an element which function is to electrically charge the particles by depositing electric charges on the surface of the particles.
  • a difference in electrical potentials is applied between two areas of the charger so as to generate electric charges in the air stream to be characterized which are deposited on the particles, for example using a tip , a needle and a wall of the charger by corona effect.
  • the electrometer measuring device which receives the air flow comprising the electrically charged particles, comprises one or more electrometers which collect the electric charges deposited on the surface of the particles.
  • the current induced by the collected electrical charges is then processed in a measurement chain in order to estimate a concentration and possibly a particle size distribution (that is to say different particle concentrations according to their size).
  • these devices that perform measurements in real time (result obtained after a time for example less than about 1 minute) or near real time (result obtained after a time for example less than about 1 hour) are not sensitive. to particle chemistry. This poses a major difficulty because the ambient air can contain a large and highly variable amount of particles that form a background noise with respect to the particles of interest to be detected (for example manufactured nanoparticles). Since these devices do not differentiate between background noise and particles of interest, it is not possible to perform such a measurement in real time or near real time in the presence of a significant background noise. since the measurement of the concentration of the particles of interest then requires a subsequent chemical analysis in order to identify the particles of interest by all those which have been detected.
  • the particles of interest other than those of the ambient air for example manufactured nanoparticles, which one seeks to detect tend to cluster together and form aggregates or agglomerates of particles.
  • a condensation ring counter does not distinguish between a single particle and an aggregate or an agglomerate of particles during counting.
  • the measurement of a concentration of particles made by a CNC in the context of a detection of particles of interest other than the natural particles of the ambient air is therefore not representative of the actual number of individual particles.
  • these aggregates or particle agglomerates have a large specific surface that can receive very many electric charges, which results in a strong response of an electrometer measuring device during the detection of such particles.
  • the result of measuring a particle concentration carried out with an electrometer measuring device is therefore also not correct in the presence of aggregates or agglomerates of particles of interest and is overestimated with respect to the number of particles. aggregates or agglomerates.
  • An object of the present invention is to propose a particle detection system of interest making it possible to carry out in real time or near real time a detection of these particles which is effective even in the presence of a large and variable background noise. That is to say in the presence of many particles of the ambient air, which does not require the implementation, after the measurement, of an analysis of the chemical nature of the sampled particles, and the detection of which is not impacted by the formation of aggregates or agglomerates of particles to be detected.
  • the present invention proposes a particle detection system comprising at least:
  • a first particle concentration measuring device comprising at least one electrometer measuring device coupled to a charger, and / or comprising at least one optical particle counter;
  • a second device for measuring the concentration of particles comprising at least one condensation ring counter
  • a calculation unit capable of calculating a ratio and / or a difference between a first particle concentration measurement of an air flow intended to be carried out by the first particle concentration measuring device and a second particle concentration measurement of the air flow to be performed by the second particle concentration measuring device.
  • Such a detection system judiciously combines two devices for measuring the concentration of different particles making it possible to carry out in parallel two particle concentration measurements which are based on different measurement techniques.
  • the first measuring device When the first measuring device has a charger (which electrically charges the particles of the airflow) coupled to an electrometer measuring device, the latter overestimates the concentration of the particles of interest measured (due to the formation of aggregates or agglomerates of these particles of interest) compared to that measured by the condensation ring counter.
  • the calculation of the ratio and / or of the difference between the two measurements made thus makes it possible to correctly detect the presence of particles of interest and this whatever the level of the background noise, that is to say whatever the particle concentration of ambient air or ambient atmosphere (or ambient aerosol).
  • the particle detection system notably tracks the evolution of the estimated masses of aerosols by the optical particle counter, compared to the evolution of the total concentration (aerosols of interest + background) given by the condensation ring counter.
  • the aggregates and agglomerates of particles of interest represent a significant mass for a low concentration of aggregate or agglomerates of particles.
  • the optical particle counter is not sensitive to background noise and is not very sensitive to low particle concentrations, the difference and / or the ratio between the two measurements made makes it possible to correctly detect the presence of particles of interest. whatever the level of the background noise, that is to say regardless of the particle concentration of the ambient air or the ambient atmosphere (or ambient aerosol).
  • this ratio and / or this difference between the particle concentration measurements made makes it possible to dispense with a subsequent analysis of the chemical nature of sampled particles.
  • This detection system is therefore able to detect in real time or near real time the presence of particles of interest in an ambient atmosphere.
  • the response time of the detection system may be less than one minute, see of the order of one second.
  • particles is used here and in the remainder of the document to refer to nanoparticles (having at least one dimension less than about 100 nm), as well as slightly larger particles (less than one micron in size), and also to aggregates and / or agglomerates of such particles whose dimensions may be several microns.
  • the particle detection system may further include a flow divider having an inlet into which the airflow is to be sent and two outputs coupled to inputs of the first and second particle concentration measuring devices.
  • the particle detection system may further comprise a particle selection device disposed upstream of the flow separator and capable of selecting at least a portion of the particles of the airflow according to their behavior (electrical mobility and / or mobility aerodynamic and / or size) such that the air flow received by the first and second particle concentration measuring devices comprises only the selected particles.
  • a particle selection device disposed upstream of the flow separator and capable of selecting at least a portion of the particles of the airflow according to their behavior (electrical mobility and / or mobility aerodynamic and / or size) such that the air flow received by the first and second particle concentration measuring devices comprises only the selected particles.
  • the particle selection device may include a cyclone, or the particle selection device may include a differential electric mobility analyzer coupled to a charger or an electric charge neutralizer of the particles of the airflow.
  • the calculation unit may be able to make a comparison between the ratio and / or the difference between the first and second particle concentration measurements of the air flow and a threshold value for determining the presence of particles of interest other than those of ambient air.
  • the particle detection system may further comprise a signal processing unit delivered by the computing unit.
  • the particle detection system may further comprise a device capable of determining the nature of the particles of the air flow.
  • the calculation unit may be able to calculate a concentration of particles of interest contained in the air flow and distinct from the particles of the ambient air.
  • the invention also relates to a particle detection method comprising at least the following steps:
  • a first particle concentration measuring device comprising at least one electrometer measuring device coupled to a charger, and / or comprising at least one optical counter of particles
  • the first measuring device comprises the electrometer measuring device coupled to the charger
  • a step of electric charging of the particles of the air flow is carried out by the charger such that the first measurement of the concentration of particles is implemented from the air stream comprising the electrically charged particles.
  • the method may further comprise, prior to the first and second particle concentration measurements, a step of selecting at least a portion of the particles of the airflow according to their behavior (electrical mobility and / or aerodynamic mobility and / or or size) such that the first and second particle concentration measurements are performed from the air stream comprising only the selected particles.
  • the method may further comprise, after the step of calculating the ratio and / or the difference between the first and second particle concentration measurements, a comparison step between the ratio and / or the difference between the first and second measurements. particle concentration and a threshold value to determine the presence of particles of interest other than those of ambient air.
  • the method may further comprise a step of determining the nature of the particles of the air flow.
  • the method may further comprise a step of calculating a concentration of particles of interest contained in the air flow and distinct from the particles of the ambient air.
  • FIG. 1 schematically represents a particle detection system, object of the present invention, according to a first embodiment
  • FIG. 2 represents measurements of ambient aerosol concentrations produced by a particle detection system, object of the present invention
  • FIG. 3 represents the evolution of the ratio between the measurements of ambient aerosol concentrations calculated by the particle detection system, object of the present invention
  • FIG. 4 represents measurements of particle concentrations in the presence of nanoparticles of TiO 2 interest made by a particle detection system, object of the present invention
  • FIG. 5 represents the evolution of the ratio between the measurements of particle concentrations in the presence of nanoparticles of TiO 2 interest calculated by the particle detection system, object of the present invention
  • FIG. 6 represents measurements of particle concentrations in the presence of nanoparticles of SiC interest produced by a particle detection system, object of the present invention
  • FIG. 7 represents the evolution of the ratio between the measurements of particle concentrations in the presence of nanoparticles of SiC interest calculated by the particle detection system, object of the present invention
  • FIG. 8 represents measurements of particle concentrations in the presence of nanoparticles of carbon black interest made by a particle detection system, object of the present invention
  • FIG. 9 represents the evolution of the ratio between the measurements of particle concentrations in the presence of nanoparticles of carbon black interest calculated by the particle detection system, object of the present invention
  • FIG. 10 schematically shows a particle detection system, object of the present invention, according to a second embodiment.
  • Figure 1 schematically shows a system 100 of particle detection according to a first embodiment.
  • the system 100 comprises an inlet pipe 102 in which an air flow comprising the aerosol to be characterized is sent, for example by suction. This flow of air is then separated into two distinct streams by a flux separator 104 which is coupled to other pipes 106, 108 respectively connected to the inlet of a first device 110 for measuring the concentration of particles and of a second device 112 for measuring the concentration of particles.
  • the output of the pipe 106 is connected to the input of a charger 114 of the first device 110.
  • the charger 114 is able to deposit electrical charges on the surface of the particles of the air flow received.
  • the first device 110 further comprises an electrometer measuring device 116 whose input is coupled to the output of the charger 114.
  • the second device 112 comprises a condensation ring counter (CNC).
  • the pipes 102, 106, 108 and the flux separator 104 are made in such a way as not to modify the aerosol to be characterized, in particular by preserving isokinetic flow and by minimizing the deposits of particles on the walls of these elements. for example using a flow separator and antistatic or stainless steel pipes.
  • the two measuring devices 110, 112 each perform a measurement of the particle concentration of the air flow received by these devices.
  • the data provided by these two devices 110, 112 are then sent to the input of a computing unit 118, for example a computer or electronic computing means, which calculates the ratio and / or the difference (the ratio in FIG. the example described here) between the values of the measurements of the concentrations made by the two measuring devices 110, 112.
  • the calculation unit 118 also makes it possible to determine the significant variations of the value of the ratio and / or of this difference during the his evolution.
  • the ratio of the concentration measurements made by these two types of devices 110, 112 (here the ratio between the measurement made by the first device 110 on the measurement made by the second device 112) is close to 1 or between about 0.5 and 2.
  • the value of the particle concentration measured by the first device 110 differs from that measured by the second device 112.
  • the first device 110 provides a measurement value greater than that provided by the second device 112 because of aggregates and / or agglomerates of particles whose number is overestimated by the first device 110 is due to the large number of electric charges received by these aggregates and / or agglomerates of particles, and because the second device 112 counts each of these aggregates and / or agglomerates as a single particle.
  • the analysis of this difference of measurements thus makes it possible to highlight the presence of these particles of interest, different from those of the ambient air which form a background noise, even in case of variation of the particle concentration of the ambiant air.
  • FIG. 2 represents the evolution of the particle concentrations (in number of particles / cm 3 ) measured with the first device 110 (curve 10) and with the second device 112 (curve 12), over a period of 24 hours, during a measurement of the concentration of particles of an ambient air flow not comprising particles of interest forming aggregates and / or agglomerates of particles.
  • FIG. 3 represents the evolution of the ratio between these measurements which is calculated by the calculation unit 118.
  • FIG. 4 represents the evolution of the particle concentrations (in number of particles / cm 3 ) obtained with the first device 110 (curve 20) and with the second device 112 (curve 22), over a period of 40 minutes, during a measurement of the particle concentration of an air flow which comprises, in addition to the particles of the ambient air, nanoparticles of Ti0 2 .
  • the first device It strongly overestimates the concentration of particles in the airflow relative to the second device 112 because of the aggregates and / or agglomerates of TiO 2 particles that are formed.
  • the ratio of the measured concentrations rapidly reaches 10 and even exceeds punctually 10,000 during the operation causing the greater resuspension of TiO 2 particles (between the 33 th and 35 th minute in these FIGS. 4 and 5).
  • FIG. 6 represents the evolution of the particle concentrations (in number of particles / cm 3 ) obtained with the first device 110 (curve 30) and with the second device 112 (curve 32), over a period of 16 minutes, during a measurement of the particle concentration of an air flow which comprises, in addition to the particles of the ambient air, nanoparticles of SiC.
  • These measurements are carried out during two phases: a first phase corresponding to the first 12 minutes during which the SiC particles are not handled (which does not generate an aerosol of SiC in the air stream), and a second phase ranging from from the 12 th minute to the 16 th minute during which the SiC particles are manipulated, which generates SiC aerosols in the air flow.
  • FIG. 1 represents the evolution of the particle concentrations (in number of particles / cm 3 ) obtained with the first device 110 (curve 30) and with the second device 112 (curve 32), over a period of 16 minutes, during a measurement of the particle concentration of an air flow which comprises, in addition to the particles of the ambient
  • the ratio of the concentrations is close to 1, as for the measurements previously described in connection with FIGS. 2 and 3.
  • the first device 110 greatly overestimates the concentration of particles in the airflow relative to the second device 112 due to the aggregates and / or agglomerates of SiC particles that are formed.
  • the ratio of measured concentrations rapidly reaches because the second device 112 does not detect a significant change in concentration, while the first device 110 overestimates the number of SiC particles in the airflow.
  • FIG. 9 represents the evolution of the ratio between these measurements which is calculated by the calculation unit 118. As long as there is no manipulation of the carbon black particles, and therefore no carbon black aerosols. in the airflow, the ratio of the concentrations is close to 1 and globally lower than 1.
  • a greater variability of this ratio is obtained here during this first phase because of the low concentrations of particles of the ambient air ( less than 1000 particles / cm 3 ), the measurement made by the first device 110 for such concentrations being inaccurate.
  • the first device 110 greatly overestimates the concentration of particles relative to the second device 112 because of the aggregates and / or agglomerates of carbon black particles that form. The ratio of measured concentrations then rapidly exceeds 1000.
  • the system 100 thus makes it possible to specifically highlight the presence of an aerosol of interest other than the particles of the ambient air, in a very sensitive manner and with a response time of the order of one second.
  • the presence of particles of interest is for example determined by the calculation unit 118 when the calculated value of the ratio between the measurements provided by the devices 110, 112 exceeds a threshold value, the value of this threshold value being a function of the elements forming the system 100 and determined, for example, beforehand during a calibration or calibration phase
  • the ratio of the two measurements is not affected by these variations and always allows the presence of these particles of interest to be identified.
  • the system 100 also comprises a processing unit 120 receiving as input the signal delivered by the calculation unit 118, that is to say the ratio and / or the difference between the values of the particle concentrations provided by the two devices. 110, 112, and using this signal to perform one or more desired functions. It is possible that the units 118 and 120 correspond to a single element. For example, the processing unit 120 may trigger an alarm (visual, audible, etc.) when the value of the ratio and / or the difference between the measurements of the concentrations made by the devices 110, 112 exceeds a certain threshold.
  • an alarm visual, audible, etc.
  • the processing unit 120 can also perform a servo-control of a method as a function of the value of this ratio and / or this difference, and trigger for example a stop, a regulation or a start of all sorts of actions linked by example to a manufacturing process or other.
  • the processing unit 120 can also perform a recording of the signal delivered by the calculation unit 118. Other functions or processing of the signal delivered by the calculation unit 118 can be performed by the processing unit 120.
  • Figure 10 shows schematically the system 100 according to a second embodiment.
  • a charger or neutralizer 121 for electric charges of the particles is arranged upstream of the flux separator 104 and is coupled to a device
  • the 122 of selection of particles which is able to select at least a portion of the particles of the airflow according to their behavior (electrical mobility and / or aerodynamic mobility and / or size), corresponding for example to a differential analyzer of electric mobility (ADME, or DMA for "Differential Mobility Analyzer") and its control system.
  • ADME differential analyzer of electric mobility
  • the particles of the airflow circulating in the input pipe 102 are electrically charged or neutralized by the charger or the neutralizer 121, and the device 122 selects the particles according to their behavior, for example depending on their size. Only particles whose size corresponds to the desired range are retained by the device 122 and sent to the flux separator 104. The particle concentrations are then measured by the devices 110 and 112, as previously described.
  • the device 122 may be able to perform the selection of the particles according to their electrical behavior (electric mobility), or their aerodynamic behavior (aerodynamic mobility) and thus achieve a selecting the particles according to their size without these particles being electrically charged or neutralized, for example when the device 122 is a cyclone.
  • electrical behavior electrical mobility
  • aerodynamic behavior aerodynamic mobility
  • a size selection of the particles may be carried out directly at the level of the first device 110 which may be able to count only particles of a certain size or whose size corresponds to a selected range.
  • the first device 110 and / or the second device 112 may be able to measure the concentration of number of particles and also perform this measurement for several ranges of particle sizes.
  • the system 100 comprises a third device disposed parallel to the measuring devices 110, 112 and for determining the nature, mineral or carbon, of the aerosol characterized.
  • the flux separator 104 can perform a separation of the inlet air flow not in two separate streams, but in three separate streams so that the third device performs this determination of the nature of the particles parallel to the measurements made by the devices 110, 112.
  • the first device 110 may comprise, in place of the electrometer measuring device 116 coupled to the charger 114, an optical particle counter (COP).
  • COP optical particle counter
  • Such an optical particle counter makes it possible in particular to estimate the number of particles and their mass.
  • Such an optical particle counter corresponds, for example, to the equipment offered by the GRIMM trademark under the trade name "Dustmonitor 1.109" or to the commercial equipment offered by the PALLAS brand under the trade name FIDAS.
  • the computing unit 118 can also calculate, from the measurement results provided by the devices 110 and 112, a value of the particle concentration. For this, a prior calibration or modeling of the system 100 is performed before the measurements so that this calculation of the value of the particle concentration can be made from the measurements made by the devices 110 and 112.
  • Such a system 100 is for example adapted to perform:
  • an air flow comprising the particles to be detected is formed by the fact that the measuring devices take this air by suction.
  • This air may be from a stream of air sent into the detection system, but it is also possible that this air is taken by the detection system from a volume of air that does not form a flow of air. that is to say which is not in circulation, for example confined in a closed enclosure.

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Abstract

Système (100) de détection de particules comportant : - un premier dispositif (110) de mesure de concentration de particules comportant un dispositif de mesure à électromètre (116) couplé à un chargeur (114) et/ou un compteur optique de particules; - un deuxième dispositif (112) de mesure de concentration de particules comportant un compteur de noyaux de condensation; - une unité de calcul (118) apte à calculer un rapport et/ou une différence entre une première mesure de concentration de particules d'un flux d'air destinée à être réalisée par le premier dispositif de mesure et une deuxième mesure de concentration de particules du flux d'air destinée à être réalisée par le deuxième dispositif de mesure, et apte à réaliser une comparaison entre le rapport et/ou la différence entre les première et deuxième mesures et une valeur seuil pour déterminer la présence de particules d'intérêt autres que celles de l'air ambiant.

Description

SYSTEME ET PROCEDE DE DETECTION DE PARTICULES
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTÉRIEUR L'invention concerne le domaine de la détection de particules, ou aérosols, notamment de nanoparticules ou d'aérosols nanométriques. L'invention s'applique avantageusement au domaine de la surveillance et du contrôle de la présence de particules dans une atmosphère, par exemple pour réaliser un suivi de l'exposition de personnes aux aérosols.
Une détection de particules peut être réalisée par différents types de dispositifs de mesure de concentration de particules se basant chacun sur un type de mesure particulier : optique, électrique, etc.
Une mesure de concentration de particules peut être réalisée par un compteur à noyaux de condensation (CNC, ou CPC pour « Condensation Particle Counter »). Dans un tel dispositif, un flux d'air à caractériser est envoyé dans une zone de saturation en vapeur puis dans une zone de condensation de la vapeur afin de condenser le liquide vaporisé autour des particules contenues dans le flux d'air et augmenter la taille de ces particules jusqu'à les rendre détectables optiquement. Le compteur à noyaux de condensation réalise ensuite un comptage unitaire ou par atténuation de ces particules et mesure ainsi une concentration en nombre des particules contenues dans le flux d'air.
Une mesure de concentration de particules peut également être réalisée en utilisant un dispositif de mesure à électromètre. Un tel dispositif de mesure est couplé à un élément appelé « chargeur » qui a pour fonction de charger électriquement les particules en déposant des charges électriques à la surface des particules. Dans ce cas, une différence de potentiels électriques est appliquée entre deux zones du chargeur de façon à générer des charges électriques dans le flux d'air à caractériser qui viennent se déposer sur les particules, pa r exemple à l'aide d'une pointe, d'une aiguille et une paroi du chargeur par effet corona. Le dispositif de mesure à électromètre, qui reçoit le flux d'air comportant les particules chargées électriquement, comporte un ou plusieurs électromètres qui collectent les charges électriques déposées à la surface des particules. Le courant induit par les charges électriques récoltées est ensuite traité dans une chaîne de mesure afin d'estimer une concentration et éventuellement une distribution granulométrique des particules (c'est-à-dire différentes concentrations de particules selon leur taille).
Ces dispositifs de mesure de concentration de particules posent toutefois plusieurs problèmes.
Tout d'abord, ces dispositifs qui réalisent des mesures en temps réel (résultat obtenu après une durée par exemple inférieure à environ 1 minute) ou quasi temps réel (résultat obtenu après une durée par exemple inférieure à environ 1 heure) ne sont pas sensibles à la chimie des particules. Ceci pose une difficulté majeure car l'air ambiant peut contenir une quantité importante et fortement variable de particules qui forment un bruit de fond par rapport aux particules d'intérêt destinées à être détectées (par exemple des nanoparticules manufacturées). Du fait que ces dispositifs ne font pas la différence entre le bruit de fond et les particules d'intérêt, il n'est pas possible de réaliser une telle mesure en temps réel ou quasi tem ps réel en présence d'un bruit de fond important car la mesure de la concentration des particules d'intérêt nécessite alors de réaliser une analyse chimique ultérieure afin d'identifier les particules d'intérêt pa rmi toutes celles qui ont été détectées.
I I existe des méthodes d'analyse éprouvées pour caractériser la nature chimique des aérosols, notamment après une sélection en taille des particules. Ces méthodes permettent, même en présence d'un bruit de fond, de déterminer une concentration de particules d'intérêt. Cependant, ces analyses nécessitent de réaliser un prélèvement et une caractérisation ultérieure de ce prélèvement. De telles méthodes ne sont donc pas adaptées pour réaliser une détection en temps réel ou quasi temps réel de particules.
De plus, les particules d'intérêt autres que celles de l'air ambiant, par exemple des nanoparticules manufacturées, que l'on cherche à détecter ont tendance à se regrouper et forment des agrégats ou agglomérats de particules. Or, un compteur à noyaux de condensation ne fait pas de distinction entre une seule particule et un agrégat ou un agglomérat de particules lors du comptage. La mesure d'une concentration de particules réalisée par un CNC dans le cadre d'une détection de particules d'intérêt autres que les particules naturelles de l'air ambiant n'est donc pas représentative du nombre réel de particules individuelles. Par ailleurs, ces agrégats ou agglomérats de particules disposent d'une surface spécifique importante pouvant recevoir de très nombreuses charges électriques, ce qui entraîne une réponse forte d'un dispositif de mesure à électromètre lors de la détection de telles particules. Le résultat de la mesure d'une concentration de particules réalisée avec un dispositif de mesure à électromètre n'est donc pas non plus correct en présence d'agrégats ou d'agglomérats de particules d'intérêt et est surestimé par rapport au nombre d'agrégats ou d'agglomérats.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
Un but de la présente invention est de proposer un système de détection de particules d'intérêt permettant de réaliser en temps réel ou quasi temps réel une détection de ces particules qui soit efficace même en présence d'un bruit de fond important et variable, c'est-à-dire en présence de nombreuses particules de l'air ambiant, qui ne nécessite pas la mise en œuvre, ultérieurement à la mesure, d'une analyse de la nature chimique des particules échantillonnées, et dont la détection ne soit pas impactée par la formation d'agrégats ou d'agglomérats des particules destinées à être détectées.
Pour cela, la présente invention propose un système de détection de particules comportant au moins :
- un premier dispositif de mesure de concentration de particules comportant au moins un dispositif de mesure à électromètre couplé à un chargeur, et/ou comportant au moins un compteur optique de particules ;
- un deuxième dispositif de mesure de concentration de particules comportant au moins un compteur de noyaux de condensation ;
- une unité de calcul apte à calculer un rapport et/ou une différence entre une première mesure de concentration de particules d'un flux d'air destinée à être réalisée par le premier dispositif de mesure de concentration de particules et une deuxième mesure de concentration de particules du flux d'air destinée à être réalisée par le deuxième dispositif de mesure de concentration de particules.
Un tel système de détection combine judicieusement deux dispositifs de mesure de concentration de particules différents permettant de réaliser en parallèle deux mesures de concentration de particules qui se basent sur des techniques de mesure différentes.
Lorsque le premier dispositif de mesure comporte un chargeur (qui permet de charger électriquement les particules du flux d'air) couplé à un dispositif de mesure à électromètre, celui-ci surestime la concentration en particules d'intérêt mesurées (en raison de la formation d'agrégats ou d'agglomérats de ces particules d'intérêt) par rapport à celle mesurée par le compteur de noyaux de condensation. Le calcul du rapport et/ou de la différence entre les deux mesures réalisées permet donc de correctement détecter la présence de particules d'intérêt et cela quel que soit le niveau du bruit de fond, c'est-à-dire quelle que soit la concentration en particules de l'air ambiant ou de l'atmosphère ambiante (ou aérosol ambiant).
Lorsque le premier dispositif de mesure comporte un compteur optique de particules (COP), le système de détection de particules réalise notamment un suivi de l'évolution des masses estimées d'aérosols par le compteur optique de particules, comparé à l'évolution de la concentration totale (aérosols d'intérêt + bruit de fond) donnée par le compteur de noyaux de condensation. En effet, les agrégats et agglomérats de particules d'intérêt représentent une masse significative pour une faible concentration d'agrégat ou d'agglomérats de particules. Le compteur optique de particules n'étant pas sensible au bruit de fond et peu sensible aux faibles concentrations de particules, la différence et/ou le rapport entre les deux mesures réalisées permet donc de correctement détecter la présence de particules d'intérêt et cela quel que soit le niveau du bruit de fond, c'est-à-dire quelle que soit la concentration en particules de l'air ambiant ou de l'atmosphère ambiante (ou aérosol ambiant).
De plus, le calcul de ce rapport et/ou de cette différence entre les mesures de concentration de particules réalisées permet de s'affranchir d'une analyse ultérieure de la nature chimique de particules échantillonnées. Ce système de détection est donc capable de détecter en temps réel ou quasi temps réel la présence de particules d'intérêt dans une atmosphère ambiante. Le temps de réponse du système de détection peut être inférieur à une minute, voir de l'ordre de la seconde.
Le terme « particules » est utilisé ici et dans la suite du document comme désignant des nanoparticules (comportant au moins une dimension inférieure à environ 100 nm), ainsi que des particules un peu plus grande (dimensions inférieures au micron), et désigne également des agrégats et/ou des agglomérats de telles particules dont les dimensions peuvent être de plusieurs microns.
Le système de détection de particules peut comporter en outre un séparateur de flux comportant une entrée dans laquelle le flux d'air est destiné à être envoyé et deux sorties couplées à des entrées des premier et deuxième dispositifs de mesure de concentration de particules.
Le système de détection de particules peut comporter en outre un dispositif de sélection de particules disposé en amont du séparateur de flux et apte à sélectionner au moins une partie des particules du flux d'air en fonction de leur comportement (mobilité électrique et/ou mobilité aérodynamique et/ou taille) tel que le flux d'air reçu par les premier et deuxième dispositifs de mesure de concentration de particules ne comporte que les particules sélectionnées.
Le dispositif de sélection de particules peut comporter un cyclone, ou le dispositif de sélection de particules peut comporter un analyseur différentiel de mobilité électrique couplé à un chargeur ou un neutraliseur de charges électrique des particules du flux d'air.
L'unité de calcul peut être apte à réaliser une comparaison entre le rapport et/ou la différence entre les première et deuxième mesures de concentration de particules du flux d'air et une valeur seuil pour déterminer la présence de particules d'intérêt autres que celles de l'air ambiant.
Le système de détection de particules peut comporter en outre une unité de traitement du signal délivré par l'unité de calcul.
Le système de détection de particules peut comporter en outre un dispositif apte à déterminer la nature des particules du flux d'air. L'unité de calcul peut être apte à calculer une concentration de particules d'intérêt contenues dans le flux d'air et distinctes des particules de l'air ambiant.
L'invention concerne également un procédé de détection de particules comportant au moins les étapes suivantes :
- première mesure d'une concentration de particules d'un flux d'air par un premier dispositif de mesure de concentration de particules comportant au moins un dispositif de mesure à électromètre couplé à un chargeur, et/ou comportant au moins un compteur optique de particules,
- deuxième mesure d'une concentration de particules du flux d'air par un deuxième dispositif de mesure de concentration de particules comportant au moins un compteur à noyaux de condensation,
- calcul d'un rapport et/ou d'une différence entre les première et deuxième mesures de concentration de particules du flux d'air.
Lors de la première mesure, lorsque le premier dispositif de mesure comporte le dispositif de mesure à électromètre couplé au chargeur, une étape de chargement électrique des particules du flux d'air est mise en œuvre par le chargeur telle que la première mesure de concentration de particules soit mise en œuvre à partir du flux d'air comportant les particules chargées électriquement.
Le procédé peut comporter en outre, préalablement aux première et deuxième mesures de concentration de particules, une étape de sélection d'au moins une partie des particules du flux d'air en fonction de leur comportement (mobilité électrique et/ou mobilité aérodynamique et/ou taille) telle que les première et deuxième mesures de concentration de particules soient mises en œuvre à partir du flux d'air ne comportant que les particules sélectionnées.
Le procédé peut comporter en outre, après l'étape de calcul du rapport et/ou de la différence entre les première et deuxième mesures de concentration de particules, une étape de comparaison entre le rapport et/ou la différence entre les première et deuxième mesures de concentration de particules et une valeur seuil permettant de déterminer la présence de particules d'intérêt autres que celles de l'air ambiant.
Le procédé peut comporter en outre une étape de détermination de la nature des particules du flux d'air.
Le procédé peut comporter en outre une étape de calcul d'une concentration de particules d'intérêt contenues dans le flux d'air et distinctes des particules de l'air ambiant.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement un système de détection de particules, objet de la présente invention, selon un premier mode de réalisation,
- la figure 2 représente des mesures de concentrations d'aérosols ambiants réalisées par un système de détection de particules, objet de la présente l'invention,
- la figure 3 représente l'évolution du rapport entre les mesures de concentrations d'aérosols ambiants calculé par le système de détection de particules, objet de la présente invention,
- la figure 4 représente des mesures de concentrations de particules en présence de nanoparticules d'intérêt de Ti02 réalisées par un système de détection de particules, objet de la présente invention,
- la figure 5 représente l'évolution du rapport entre les mesures de concentrations de particules en présence de nanoparticules d'intérêt de Ti02 calculé par le système de détection de particules, objet de la présente invention,
- la figure 6 représente des mesures de concentrations de particules en présence de nanoparticules d'intérêt de SiC réalisées par un système de détection de particules, objet de la présente invention, - la figure 7 représente l'évolution du rapport entre les mesures de concentrations de particules en présence de nanoparticules d'intérêt de SiC calculé par le système de détection de particules, objet de la présente invention,
- la figure 8 représente des mesures de concentrations de particules en présence de nanoparticules d'intérêt de noir de carbone réalisées par un système de détection de particules, objet de la présente invention,
- la figure 9 représente l'évolution du rapport entre les mesures de concentrations de particules en présence de nanoparticules d'intérêt de noir de carbone calculé par le système de détection de particules, objet de la présente invention,
- la figure 10 représente schématiquement un système de détection de particules, objet de la présente invention, selon un deuxième mode de réalisation.
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures décrites ci-après portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.
Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.
Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doivent être comprises comme n'étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente schématiquement un système 100 de détection de particules selon un premier mode de réalisation.
Le système 100 comporte une canalisation d'entrée 102 dans laquelle un flux d'air comportant l'aérosol à caractériser est envoyé, par exemple par aspiration. Ce flux d'air est ensuite séparé en deux flux distincts par un séparateur de flux 104 qui est couplé à d'autres canalisations 106, 108 reliées respectivement à l'entrée d'un premier dispositif 110 de mesure de concentration de particules et d'un deuxième dispositif 112 de mesure de concentration de particules. La sortie de la canalisation 106 est reliée à l'entrée d'un chargeur 114 du premier dispositif 110. Le chargeur 114 est apte à déposer des charges électriques à la surface des particules du flux d'air reçu. Le premier dispositif 110 comporte en outre un dispositif de mesure à électromètre 116 dont l'entrée est couplée à la sortie du chargeur 114. Le deuxième dispositif 112 comporte un compteur de noyaux de condensation (CNC). Les canalisations 102, 106, 108 et le séparateur de flux 104 sont réalisés de telle sorte à ne pas modifier l'aérosol à caractériser, notamment en conservant l'isocinétisme des flux et en minimisant les dépôts de particules sur les parois de ces éléments, par exemple en utilisant un séparateur de flux et des canalisations antistatiques ou en inox.
Les deux dispositifs de mesure 110, 112 réalisent chacun une mesure de la concentration en particules du flux d'air reçu par ces dispositifs. Les données fournies par ces deux dispositifs 110, 112 sont ensuite envoyées à l'entrée d'une unité de calcul 118, par exemple un ordinateur ou des moyens électroniques de calcul, qui calcule le rapport et/ou la différence (le rapport dans l'exemple décrit ici) entre les valeurs des mesures des concentrations réalisées par les deux dispositifs de mesure 110, 112. L'unité de calcul 118 permet également de déterminer les variations significatives de la valeur de rapport et/ou de cette différence au cours de son évolution.
En effet, pour une mesure de concentration de particules d'un flux d'air ambiant ne comportant pas de particules d'intérêt formant des agrégats et/ou des agglomérats de particules, le rapport des mesures de concentration réalisées par ces deux types de dispositifs de mesure 110, 112 (ici le rapport entre la mesure réalisée par le premier dispositif 110 sur la mesure réalisée par le deuxième dispositif 112) est proche de 1 ou compris entre environ 0,5 et 2. Par contre, pour un flux d'air comportant en outre un aérosol d'intérêt à caractériser, c'est-à-dire comportant également des particules d'intérêt autres que celles de l'air ambiant et qui forment des agrégats et/ou des agglomérats de particules, la valeur de la concentration de particules mesurée par le premier dispositif 110 diffère de celle mesurée par le deuxième dispositif 112. Le premier dispositif 110 fournit une valeur de mesure supérieure à celle fournie par le deuxième dispositif 112 en raison des agrégats et/ou des agglomérats de particules dont le nombre est surestimé par le premier dispositif 110 est raison du grand nombre de charges électriques reçues par ces agrégats et/ou agglomérats de particules, et du fait que le deuxième dispositif 112 compte chacun de ces agrégats et/ou agglomérats comme une seule particule. L'analyse de cet écart de mesures permet donc de mettre en évidence la présence de ces particules d'intérêt, différentes celles de l'air ambiant qui forment un bruit de fond, même en cas de variation de la concentration de particules de l'air ambiant.
La figure 2 représente l'évolution des concentrations en particules (en nombre de particules/cm3) mesurées avec le premier dispositif 110 (courbe 10) et avec le deuxième dispositif 112 (courbe 12), sur une période de 24 heures, lors d'une mesure de la concentration de particules d'un flux d'air ambiant ne comportant pas de particules d'intérêt formant des agrégats et/ou des agglomérats de particules. La figure 3 représente l'évolution du rapport entre ces mesures qui est calculé par l'unité de calcul 118. Ces deux figures 2 et 3 montrent clairement que les deux types de dispositifs de mesure 110, 112 fournissent des résultats de mesure qui suivent de façon quasi identique les variations de la concentration en particules de l'air ambiant. Pour des concentrations en particules d'air ambiant majoritairement supérieures à environ 10000 particules/cm3, la moyenne du rapport entre les deux mesures est égale à environ 1,07 et l'écart type associé est d'environ 0,16. Pour des concentrations en particules d'air ambiant majoritairement inférieures à environ 10000 particules/cm3, la moyenne du rapport entre les deux mesures est égale à environ 1,72 et l'écart type associé est d'environ 0,4.
La figure 4 représente l'évolution des concentrations en particules (en nombre de particules/cm3) obtenues avec le premier dispositif 110 (courbe 20) et avec le deuxième dispositif 112 (courbe 22), sur une période de 40 minutes, lors d'une mesure de la concentration en particules d'un flux d'air qui comporte, outre les particules de l'air ambiant, des nanoparticules de Ti02. Ces mesures sont réalisées pendant deux phases : une première phase correspondant aux 19 premières minutes pendant laquelle les particules de Ti02 ne sont pas manipulées (ce qui ne génère pas d'aérosol de Ti02 dans le flux d'air), et une deuxième phase allant de la I9ème minute à la 40ème minute pendant laquelle les particules de Ti02 sont manipulées (manipulations correspondant par exemple à des prélèvements, des transvasements, des versements, etc.), ce qui génère des aérosols de Ti02 dans le flux d'air. La figure 5 représente l'évolution du rapport entre ces mesures qui est calculé par l'unité de calcul 118. Tant qu'il n'y a pas de manipulation des particules de Ti02, et donc pas d'aérosols de Ti02 dans le flux d'air, le rapport des concentrations est proche de 1, comme pour les mesures précédemment décrites en liaison avec les figures 2 et 3. Dès qu'il y a une manipulation des particules de Ti02 qui génère des aérosols de Ti02 dans le flux d'air, le premier dispositif 110 surestime fortement la concentration de particules dans le flux d'air par rapport au deuxième dispositif 112 en raison des agrégats et/ou des agglomérats de particules de Ti02 qui se forment. Le rapport des concentrations mesurées atteint rapidement 10 et dépasse même ponctuellement 10000 lors de l'opération provoquant la plus grande remise en suspension des particules de Ti02 (entre la 33ème et la 35ème minute sur ces figures 4 et 5).
La figure 6 représente l'évolution des concentrations en particules (en nombre de particules/cm3) obtenues avec le premier dispositif 110 (courbe 30) et avec le deuxième dispositif 112 (courbe 32), sur une période de 16 minutes, lors d'une mesure de la concentration en particules d'un flux d'air qui comporte, outre les particules de l'air ambiant, des nanoparticules de SiC. Ces mesures sont réalisées pendant deux phases : une première phase correspondant aux 12 premières minutes pendant laquelle les particules de SiC ne sont pas manipulées (ce qui ne génère pas d'aérosol de SiC dans le flux d'air), et une deuxième phase allant de la I2ème minute à la 16ème minute pendant laquelle les particules de SiC sont manipulées, ce qui génère des aérosols de SiC dans le flux d'air. La figure 7 représente l'évolution du rapport entre ces mesures qui est calculé par l'unité de calcul 118. Tant qu'il n'y a pas manipulation des particules de SiC, et donc pas d'aérosol de SiC dans le flux d'air, le rapport des concentrations est proche de 1, comme pour les mesures précédemment décrites en liaison avec les figures 2 et 3. Dès qu'il y a une manipulation des particules de SiC qui génère des aérosols de SiC dans le flux d'air, le premier dispositif 110 surestime fortement la concentration de particules dans le flux d'air par rapport au deuxième dispositif 112 en raison des agrégats et/ou des agglomérats de particules de SiC qui se forment. Le rapport des concentrations mesurées atteint rapidement 10 du fait que le deuxième dispositif 112 ne détecte pas d'évolution significative de la concentration, tandis que le premier dispositif 110 surestime le nombre de particules de SiC dans le flux d'air. La figure 8 représente l'évolution des concentrations en particules (en nombre de particules/cm3) obtenues avec le premier dispositif 110 (courbe 40) et avec le deuxième dispositif 112 (courbe 42), sur une période de 25 minutes, lors d'une mesure de la concentration en particules d'un flux d'air qui comporte, outre les particules de l'air ambiant, des nanoparticules de noir de carbone. Ces mesures sont réalisées pendant trois phases : une première phase correspondant aux 14 premières minutes pendant laquelle les particules de noir de carbone ne sont pas manipulées (ce qui ne génère pas d'aérosol de noir de carbone dans le flux d'air), une deuxième phase allant de la 14ème minute à la 17ème minute pendant laquelle les particules de noir de carbone sont manipulées, ce qui génère des aérosols de particules de noir de carbone dans le flux d'air, et une troisième phase allant de la I7ème minute à la 25ème minute pendant laquelle les particules de noir de carbone ne sont plus manipulées. La figure 9 représente l'évolution du rapport entre ces mesures qui est calculé par l'unité de calcul 118. Tant qu'il n'y a pas manipulation des particules de noir de carbone, et donc pas d'aérosols de noir de carbone dans le flux d'air, le rapport des concentrations est proche de 1 et globalement inférieur à 1. Une variabilité plus importante de ce rapport est ici obtenue au cours de cette première phase en raison des faibles concentrations en particules de l'air ambiant (moins de 1000 particules/cm3), la mesure réalisée par le premier dispositif 110 pour de telles concentrations étant peu précise. Dès qu'il y a manipulation des particules de noir de carbone, avec génération d'aérosols de noir de carbone, le premier dispositif 110 surestime fortement la concentration de particules par rapport au deuxième dispositif 112 en raison des agrégats et/ou des agglomérats de particules de noir de carbone qui se forment. Le rapport des concentrations mesurées dépasse alors rapidement 1000.
Le système 100 permet donc de mettre en évidence spécifiquement la présence d'un aérosol d'intérêt autre que les particules de l'air ambiant, de façon très sensible et avec un temps de réponse de l'ordre de la seconde. La présence de particules d'intérêt est par exemple déterminée par l'unité de calcul 118 lorsque la valeur calculée du rapport entre les mesures fournies par les dispositifs 110, 112 dépasse une valeur seuil, la valeur de cette valeur seuil étant fonction des éléments formant le système 100 et déterminée par exemple préalablement lors d'une phase de calibrage ou d'étalonnage du système 100. De plus, même en présence de fortes variations des concentrations de particules de l'air ambiant, du fait que les concentrations mesurées par les deux dispositifs 110, 112 varient de manière sensiblement similaire suite à ces variations, le rapport entre les deux mesures n'est pas impacté par ces variations et permet toujours d'identifier la présence de ces particules d'intérêt.
Le système 100 comporte également une unité de traitement 120 recevant en entrée le signal délivré par l'unité de calcul 118, c'est-à-dire le rapport et/ou la différence entre les valeurs des concentrations en particules fournies par les deux dispositifs de mesure 110, 112, et utilisant ce signal pour réaliser une ou plusieurs fonctions souhaitées. Il est possible que les unités 118 et 120 correspondent à un seul élément. Par exemple, l'unité de traitement 120 peut déclencher une alarme (visuelle, sonore, etc.) lorsque la valeur du rapport et/ou de la différence entre les mesures des concentrations réalisées par les dispositifs 110, 112 dépasse un certain seuil. L'unité de traitement 120 peut également réaliser un asservissement d'un procédé en fonction de la valeur de ce rapport et/ou de cette différence, et déclencher par exemple un arrêt, une régulation ou un démarrage de toute sorte d'actions liées par exemple à un procédé de fabrication ou autre. L'unité de traitement 120 peut également réaliser un enregistrement du signal délivré par l'unité de calcul 118. D'autres fonctions ou traitements du signal délivré par l'unité de calcul 118 peuvent être réalisées par l'unité de traitement 120.
La figure 10 représente schématiquement le système 100 selon un deuxième mode de réalisation.
Par rapport au premier mode de réalisation précédemment décrit en liaison avec la figure 1, un chargeur ou neutraliseur 121 de charges électriques des particules est disposé en amont du séparateur de flux 104 et est couplé à un dispositif
122 de sélection de particules qui est apte à sélectionner au moins une partie des particules du flux d'air en fonction de leur comportement (mobilité électrique et/ou mobilité aérodynamique et/ou taille), correspondant par exemple à un analyseur différentiel de mobilité électrique (ADME, ou DMA pour « Differential Mobility Analyser ») et son système de contrôle. Ainsi, les particules du flux d'air circulant dans la canalisation d'entrée 102 sont chargées ou neutralisées électriquement par le chargeur ou le neutraliseur 121, puis le dispositif 122 réalise une sélection des particules en fonction de leur comportement, par exemple en fonction de leur taille. Seules les particules dont la taille correspond à la gamme souhaitée sont conservées par le dispositif 122 et envoyées dans le séparateur de flux 104. Les concentrations en particules sont alors mesurées par les dispositifs 110 et 112, comme décrit précédemment.
En variante, dans le système 100 selon ce deuxième mode de réalisation, le dispositif 122 peut être apte à réaliser la sélection des particules en fonction de leur comportement électrique (mobilité électrique), ou de leur comportement aérodynamique (mobilité aérodynamique) et ainsi réaliser une sélection des particules selon leur taille sans que ces particules soient chargées ou neutralisées électriquement, par exemple lorsque le dispositif 122 est un cyclone.
Selon une autre variante de réalisation, une sélection en taille des particules peut être réalisée directement au niveau du premier dispositif 110 qui peut être apte à compter uniquement les particules d'une certaine taille ou dont la taille correspond à une gamme sélectionnée.
Selon une autre variante, le premier dispositif 110 et/ou le deuxième dispositif 112 peuvent être aptes à mesurer la concentration en nombre de particules et également réaliser cette mesure pour plusieurs gammes de tailles de particules.
Quelque soit le mode de réalisation considéré ou la variante considérée, il est possible que le système 100 comporte un troisième dispositif disposé parallèlement aux dispositifs de mesure 110, 112 et permettant de déterminer la nature, minérale ou carbonée, de l'aérosol caractérisé. Dans ce cas, le séparateur de flux 104 peut réaliser une séparation du flux d'air d'entrée non pas en deux flux distincts, mais en trois flux distincts afin que ce troisième dispositif réalise cette détermination de la nature des particules parallèlement aux mesures réalisées par les dispositifs 110, 112.
De plus, pour les différents modes et variantes de réalisation précédemment décrits, le premier dispositif 110 peut comporter, à la place du dispositif de mesure à électromètre 116 couplé au chargeur 114, un compteur optique de particules (COP). Un tel compteur optique de particules permet notamment d'estimer le nombre de particules et leur masse. Un tel compteur optique de particules correspond par exemple à l'équipement proposé par la marque GRIMM sous la dénomination commerciale « Dustmonitor 1.109 » ou à l'équipement commercial proposé par la marque PALLAS sous la dénomination commerciale FIDAS.
En outre, l'unité de calcul 118 peut également calculer, à partir des résultats de mesure fournis par les dispositifs 110 et 112, une valeur de la concentration en particules. Pour cela, un étalonnage, ou modélisation, préalable du système 100 est réalisé avant les mesures afin que ce calcul de la valeur de la concentration en particules puisse être réalisé à partir des mesures réalisées par les dispositifs 110 et 112.
Un tel système 100 est par exemple adapté pour réaliser :
- une détection d'une remise en suspension involontaire d'un aérosol nanostructuré afin d'alerter une exposition potentielle de personnes à cet aérosol,
- un suivi d'un procédé mettant en jeu des aérosols nanostructurés,
- un asservissement d'un procédé mettant en jeu des aérosols nanostructurés,
- un enregistrement des données mesurées et calculées,
- une détection d'une émission d'aérosol nanostructuré vers l'environnement.
Dans la description ci-dessus, un flux d'air comportant les particules à détecter est formé du fait que les dispositifs de mesure prélèvent cet air par aspiration. Cet air peut être issu d'un flux d'air envoyé dans le système de détection, mais il est également possible que cet air soit prélevé par le système de détection depuis un volume d'air ne formant pas un flux d'air, c'est-à-dire qui n'est pas en circulation, par exemple confiné dans une enceinte fermée.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système (100) de détection de particules comportant au moins :
- un premier dispositif (110) de mesure de concentration de particules comportant au moins un dispositif de mesure à électromètre (116) couplé à un chargeur
(114), et/ou comportant au moins un compteur optique de particules,
- un deuxième dispositif (112) de mesure de concentration de particules comportant au moins un compteur de noyaux de condensation,
- une unité de calcul (118) apte à calculer un rapport et/ou une différence entre une première mesure de concentration de particules d'un flux d'air destinée à être réalisée par le premier dispositif (110) de mesure de concentration de particules et une deuxième mesure de concentration de particules du flux d'air destinée à être réalisée par le deuxième dispositif (112) de mesure de concentration de particules, et apte à réaliser une comparaison entre le rapport et/ou la différence entre les première et deuxième mesures de concentration de particules du flux d'air et une valeur seuil pour déterminer la présence de particules d'intérêt autres que celles de l'air ambiant.
2. Système (100) de détection de particules selon la revendication 1, comportant en outre un séparateur de flux (104) comportant une entrée dans laquelle le flux d'air est destiné à être envoyé et deux sorties couplées à des entrées des premier et deuxième dispositifs (110, 112) de mesure de concentration de particules.
3. Système (100) de détection de particules selon la revendication 2, comportant en outre un dispositif (122) de sélection de particules disposé en amont du séparateur de flux (104) et apte à sélectionner au moins une partie des particules du flux d'air en fonction de leur comportement tel que le flux d'air reçu par les premier et deuxième dispositifs (110, 112) de mesure de concentration de particules ne comporte que les particules sélectionnées.
4. Système (100) de détection de particules selon la revendication 3, dans lequel le dispositif (122) de sélection de particules comporte un cyclone, ou dans lequel le dispositif (122) de sélection de particules comporte un analyseur différentiel de mobilité électrique couplé à un chargeur ou un neutraliseur (121) de charges électrique des particules du flux d'air.
5. Système (100) de détection de particules selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre une unité de traitement (120) du signal délivré par l'unité de calcul (118).
6. Système (100) de détection de particules selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre un dispositif apte à déterminer la nature des particules du flux d'air.
7. Système (100) de détection de particules selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'unité de calcul (118) est apte à calculer une concentration de particules d'intérêt contenues dans le flux d'air et distinctes des particules de l'air ambiant.
8. Procédé de détection de particules comportant au moins les étapes suivantes :
- première mesure d'une concentration de particules d'un flux d'air par un premier dispositif (110) de mesure de concentration de particules comportant au moins un dispositif de mesure à électromètre (116) couplé à un chargeur (114), et/ou comportant au moins un compteur optique de particules ;
- deuxième mesure d'une concentration de particules du flux d'air par un deuxième dispositif (112) de mesure de concentration de particules comportant au moins un compteur à noyaux de condensation ;
- calcul d'un rapport et/ou d'une différence entre les première et deuxième mesures de concentration de particules du flux d'air - comparaison entre le rapport et/ou la différence entre les première et deuxième mesures de concentration de particules et une valeur seuil permettant de déterminer la présence de particules d'intérêt autres que celles de l'air ambiant.
9. Procédé selon la revendication 8, comportant en outre, préalablement aux première et deuxième mesures de concentration de particules, une étape de sélection d'au moins une partie des particules du flux d'air en fonction de leur comportement telle que les première et deuxième mesures de concentration de particules soient mises en œuvre à partir du flux d'air ne comportant que les particules sélectionnées.
10. Procédé selon l'une des revendications 8 ou 9, comportant en outre une étape de détermination de la nature des particules du flux d'air.
11. Procédé selon l'une des revendications 8 à 10, comportant en outre une étape de calcul d'une concentration de particules d'intérêt contenues dans le flux d'air et distinctes des particules de l'air ambiant.
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