[發明專利]手持式氣體檢測器和氣體檢測方法

無效

• 申請號: 200680054211.7
• 申請日: 2006-11-20
• 公開（公告）號: CN101416046A
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發明（設計）人: D·B·切斯;D·B·洛巴赫;J·D·麥肯布里奇;J·C·施泰亨
• 申請（專利權）人: 納幕爾杜邦公司
• 主分類號: G01N21/78
• 分類號: G01N21/78;G01N33/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 段曉玲;韋欣華

本申請要求2006年4月13日提交的美國臨時申請No.60/791743的 權益，在此為了所有目的全文結合進來作為本發明的一部分。

技術領域

本發明涉及用于檢測氣體試樣中目標氣體的存在性的氣體檢測器 裝置和方法，尤其涉及用于檢測空氣試樣中毒性工業化學物質的氣體檢 測器裝置和氣體檢測方法。

背景技術

用于檢測氣體試樣中特定氣體物質(“目標”氣體)存在性的氣體 檢測器很長時間以來使用由于和目標氣體反應而在其一個或多個光學 性質方面發生變化的傳感器材料。所述氣體檢測器的代表是那些公知為 由?Safety?AG&?Co.KGaA，Luebeck，Germany制備和銷售的 “管子”的設備。

在典型實施方式中，傳感器材料沿著適當形成在外殼中或基板上的 封閉傳感通道分布。例如，傳感器材料可以采用沿著基板中的溝槽設置 的細長型條的形式，或者作為管狀構件的帶涂層的襯里。氣態試樣可以 在一段時間內定時計量加入到通道中，或者以固定體積引入。

隨著氣態試樣通過所述通道前行，在試樣中存在的任何目標氣體逐 漸和傳感器材料化學反應。目標氣體和傳感器材料之間的該相互作用導 致傳感器材料的一種或多種光學性質發生變化。傳感器材料顯示出所述 改變的光學性質的物理范圍(例如，沿著所述通道的距離)因此可以用 于提供試樣中目標氣體濃度的度量。采用光度測量設備比如分光光度 計，該距離能夠很容易地確定。

通過圖1A-1D所示的程式化示意圖，可以理解這種典型現有技術 實施方式的操作原理。在圖1A-1D中，傳感器材料S設置成細長條的 形式，在傳感通道C的從通道進口I到通道出口E的預定部分內延伸。 初始(未反應的)傳感器材料S所示為斑點狀的(stipled)。

含有未知濃度的目標氣體T(所示為點)的氣態試樣G在通道C的 進口I處引入。隨著蔓延通過通道的試樣T的體積增加，傳感器材料S 的表面的越來越多的面積逐漸暴露于目標氣體T，直到在該區域中的基 本所有的可獲得的傳感器材料和所述氣體反應。因此，由于和目標氣體 T的化學反應，傳感器S的越來越多的面積逐漸改變它的至少一種光學 性質(例如，反射強度)。光學性質的這種逐漸變化在圖1B-1C中通 過網格區不斷增加的密度和面積來示出。最終，反應過的面積內的傳感 器材料S變得飽和，光學性質不進一步發生變化。

最終，在試樣G的全部體積橫過通道的所有范圍之后，測量顯示出 所述變化的光學性質的傳感器S的長度L。由該長度L(圖1D)確定目 標氣體T在試樣G中的濃度。

從上述內容應該理解的，由于目標氣體的濃度對照傳感器材料的具 有所述改變的光學性質的部分的物理范圍校準，所以已討論類型的現有 技術氣體檢測器要求所述傳感器材料占據通道長度的相對大的范圍。這 要求物理空間。而且，受測試樣的整個體積必須被賦予如下機會：即， 在可以確定傳感器材料的具有所述改變的光學性質的所述部分的整個 范圍之前，試樣的整個體積有機會橫過通道的整個長度。這耗費了時間。 這兩個要求都理解為不利的。

相應地，相信需要有能夠快速檢測多種氣體并快速提供結果的相對 緊湊型氣體檢測器裝置。特別需要能夠手持的這種檢測器。

發明內容

在一個方面，本發明涉及氣體檢測器，其包括：

(a)至少一種光學性質由于和目標氣體反應而變化的預定量的傳 感器材料，和

(b)可操作以測量所述傳感器材料的所述至少一種光學性質的強 度的光度測量設備，

所述反應使得在至少一種光學性質的強度大小和氣體試樣中目標 氣體的濃度之間具有一對一關系，

由此，可以由預定體積的氣體試樣通過給定面積的傳感器材料之后 所述至少一種光學性質的強度測量大小，來確定氣體試樣中目標氣體的 濃度。

在一個特定實施方案中，氣體檢測器包括檢測器盒，所述檢測器盒 包括基板，在基板上連接著兩種或更多種傳感器材料，每種具有至少一 種由于和目標氣體反應而變化的光學性質。傳感器材料可以是相同或不 同的材料。每種傳感器材料的反應使得在至少一種光學性質的強度大小 和氣體試樣中目標氣體的濃度之間存在一對一的關系，由此氣體試樣中 每種目標氣體的濃度可以由在預定體積的氣體試樣通過給定面積的各 種傳感器材料之后所述至少一種光學性質的強度測量大小來確定。