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ドーパント送出および検出システム
説明

ドーパント送出および検出システム

イオン移動度計(ion mobility spectrometer)(1)または他の検出装置は、外部ドーパントリザーバ(22、41、24、44)が接続されている。リザーバは、凹部(24)を有するステンレス鋼ベース(22)と、加熱器(28)と、温度センサ(32)とを有する。加熱器(28)およびセンサ(32)は、フィードバック温度制御(3)に接続されて、凹部(24)内の液体ドーパント(100)の一定温度を維持する。蓋(41)は、ベース(22)の上部表面(23)の周りで密閉され、ある長さの蒸気浸透性チューブ(51)の両端を支持し、蒸気浸透性チューブ(51)は、その長さの一部がドーパント内に浸漬されるように下に屈曲する。チューブ(51)の一端はIMS(1)に接続され、他端は、チューブに沿って空気がIMSに供給されるように外部に開放され、チューブの壁を貫通して流れるドーパント蒸気を収集する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ドーパント化学物質の供給部を含むリザーバを含む種類のドーパント送出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
現場でのイオン移動度検出機器(IMS)は、既知の蒸気の既知の少量が、それによって空気圧回路に添加される、化学物質ドーピング用の装備を含むことが多い。ドーピング用蒸気は、基準点として機能する常駐イオンピーク(Resident Ion Peak)(RIP)と呼ばれる既知の反応を機器内で生じる。既存のドーパント源は、通常、検出機器内の小さな円柱チューブ内に収容される。加熱されると、これらの源は、検出器の空気圧回路内に低濃度の蒸気を浸透させる。この比較的未完成な機構は、ドーパント濃度がかなり変動することを意味する。
【0003】
IMS機器が、非伝統的作用物質を検出するのに使用される場合、空気圧回路の特定の部分に付加的な熱を加えることが通常である。この温度上昇の副作用は、送出されるドーパント量を増加させることであり、ドーパント量の増加は、ドーパント濃度を変えると共に、ドーパントの供給部をより迅速に使い果たす。通常、既存のドーパント源は、これらの状況において数か月の間、連続ドーピングを維持するだけであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
代替のドーパント送出装置および検出システムを提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一態様によれば先に指定した種類のドーパント送出装置が提供され、ドーパント送出装置は、ガス通路が装置を貫通して延び、ガス通路は、リザーバの内容物にさらされガス通路の長さの少なくとも一部に沿う壁を有し、壁は、ドーパントの蒸気に浸透性を有し、ガス通路は、一端で検出装置の空気圧回路に接続されるようになっており、リザーバ内の化学物質を加熱する加熱器とリザーバ内の化学物質の温度の指示を導出するセンサとを含むことを特徴とする。
【0006】
ドーパント化学物質は、好ましくは、液体である。ガス通路は、好ましくは、少なくとも一部分が、PTFEで構成されるなどの蒸気浸透性壁を有するチューブによって設けられる。チューブの長さの少なくとも一部は、化学物質に浸漬してもよい。リザーバは、好ましくは、ドーパント化学物質を含む凹部を有するベース、および、ベースによって密閉され、かつ、凹部を囲む蓋を含む。チューブは、好ましくは、蓋を取り付けられ、チューブの両端は、蓋を貫通して延びる入口および出口通路にそれぞれ連通する。加熱器は、ベースのうち凹部の下に位置してもよく、また、温度センサは、ベースのうち凹部の下に位置してもよい。加熱器および温度センサは、好ましくは、それぞれベースの異なるボア内に位置する。装置は、好ましくは、ドーパント化学物質を実質的に一定の温度に維持するように、センサの出力に応じて、加熱器の通電を制御するように構成されたフィードバック温度制御を含む。リザーバは、ステンレス鋼であってよい。
【0007】
本発明の別の態様によればドーパント化学物質を含むリザーバを含むドーパント送出装置が提供され、ドーパント送出装置は、ガス通路が装置を貫通して延び、ガス通路は、リザーバの内容物にさらされガス通路の長さの少なくとも一部に沿う壁を有し、壁はドーパントの蒸気に対し浸透性を有し、ガス通路はドーパント蒸気を検出装置に供給するように構成され、リザーバ内の化学物質を実質的に一定の温度に維持するよう構成された温度制御ユニットを含むことを特徴とする。
【0008】
ドーパント送出装置は、検出装置から分離され、かつ、検出装置に接続されてもよい。検出装置はイオン移動度計を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】装置の概略を示す斜視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明によるドーパント送出装置を含む検出システムは、装置の斜視断面図である添付図面を参照して、例としてここで述べられる。
【0011】
システムは、イオン移動度計IMS1の形態の検出装置、IMSの外部のドーパント送出モジュール2、および温度制御ユニット3を含む。ユニットは、図面において一定比例尺に従って描かれていない。
【0012】
IMS1は、全く従来型であり、本明細書では述べられない。IMS1は、検出される分析物ガスまたは蒸気用の、一端の入口(inlet)10、および、ドーパント送出モジュール2上の出口カップリング21にチューブ12を介して接続される、分析物入口に隣接するドーパント入口11を有する。ドーパントは、IMS機器においてよく知られているように、異なるロケーションでIMS1に供給されることができる。
【0013】
ドーパント送出モジュール2は、一般に、上から見ると円形形状を有する円柱である。モジュール2の下側部分は、ステンレス鋼または使用される化学物質ドーパントに耐性がある他の適した材料のベース本体22によって形成される。ベース本体22の上側面23は、ベースの高さの約半分まで下方に延在する中心に位置した円形ウェルまたは凹部24を有する。ウェル24は、共に任意のアパーチャまたは開口によって妨げられない、平坦床25および環状壁26を有する。ウェル24は、液体形態または固体形態(粉末など)で、アンモニアまたはアセトンなどのある量のドーパント化学物質100を含む。ボア27は、ウェル24の床25の直下で、本体22の径にわたって本体22を貫通して延びる。ボア27は、ウェル24の中心に配置された電気抵抗加熱素子28を含む。加熱素子28からのワイヤ29は、ボア27の一端から延び、温度制御ユニット3の出口30に接続される。第2のボア31は、加熱器ボア27に平行で、かつ、加熱器ボア27からわずかの距離だけ離間して延びる。第2のボア31は、プラチナ抵抗温度計などの形態の電気温度センサ32を含む。温度センサ32は、ウェル24の内容物の温度の指示を提供するように配置され、また、好ましくは、加熱器28によって直接暖められないように、加熱器28からある距離だけ離間する。センサ32からのワイヤ33は、温度制御ユニット3の入力34まで延びる。
【0014】
溝36は、上側面23上でウェル24の開口の周りに延び、弾性Oリングシール37を受け取り、弾性Oリングシール37の寸法は、ベース本体22の上側面と蓋41の下側面40との間で圧迫されるようなものである。蓋41は、また、ステンレス鋼であり、外周フランジ42および中央の高い部分43を有する円形トップハット形状を有する。蓋41の径は、ベース本体22の径と同じであり、蓋41は、フランジ42を通して、ベース本体の上側面23のタップ立てした穴内に延びるボルト6によってベース本体上に保持される。クランプなどのような他の機構が、2つの部分を互いに保持するのに使用されることができる。蓋の下側面40は、平坦中央ルーフ45とテーパ付き側壁46を有する、ウェル24と同じ径で、かつ、切頭円錐形状の中央円形凹部44を有する。凹部44およびベース22内のウェル24は、全体で化学物質ドーパント液100用の閉囲リザーバを提供する。
【0015】
ドーパント送出モジュール2は、ドーパント送出モジュール2を貫通して延びるガス通路を有し、一端は、中央部分43の垂直外部壁48に固定された、外部入口カップリング47によって蓋41上に設けられる。一端は、外部壁48からテーパ付きの内部壁46まで蓋41の厚さを通して、ある角度で下に延びる機械加工されたボア49に接続する。ボア49の内部端は、テーパ付き壁46上に搭載された内部カップリング50内に開き、内部カップリング50は、次に、浸透性チューブ51の入口端でボア61内に開く。浸透性チューブ51は、使用される化学物質ドーパント100の蒸気に浸透性がある材料の壁62を有する。たとえば、ドーパント100がアンモニアまたはアセトンである場合、チューブは、PTFEで作られることができる。浸透性チューブ51の対向する出口端は、テーパ付き壁46上で第1のカップリング50と正反対に搭載された第2の内部カップリング52に接続される。浸透性チューブ51は、その中央領域が2つの端より低くなるように、曲線で下に屈曲する。壁24内のドーパント100のレベルに応じて、チューブ51の全て、または、一部だけが、化学物質ドーパント内に部分的に浸漬されることになるが、ドーパント内に浸漬されないいずれの部分も、ドーパント表面上で蒸気にさらされることになる。第2の内部カップリング52は、同様に、内部カップリングから、垂直壁48上に搭載された外部出口カップリング21まで、ある角度で上に蓋41を通して機械加工されたボア53に接続される。外部カップリング21は、従来の不浸透材料であるチューブ12に接続される。
【0016】
温度制御ユニット3は、スイッチングユニット61を介して出口30に接続された電源60を有する。プロセッサ62は、入口34に接続され、スイッチングユニット61のスイッチングを制御する。ユニット61のスイッチングは、ウェル24内の化学物質ドーパント100の温度を所望の温度に維持するように制御される。温度センサ32からのフィードバックは、この温度が、許容可能な公差限界内、通常、約±1℃以内に維持されることを可能にする。
【0017】
作動時、外部空気は、入口カップリング47から浸透性チューブ51に沿ってIMS1の入口まで流れる。空気は、IMS内のファンまたはポンプによって、または、ドーパント送出モジュール2の入口のファンまたはポンプ(図示せず)によって、この経路に沿って流れさせられてもよい。浸透性チューブ51を通る空気の通過中に、空気は、チューブの壁を通して浸透したドーパント蒸気を採取する。ドーパントの温度が制御されるため、IMS1へのドーパント送出の質量流量は、実施的に一定に維持されることができる。
【0018】
本発明のドーパント送出モジュールは、IMS機器内で、従来のドーパントユニットと比較して、比較的大量のドーパントを保持することができる。過剰のドーパントの消費を防止するために、ドーパント源は、IMS空気圧回路内で生成される温度より高い温度で作動し、また、フィードバック回路を利用して、正確な温度制御を達成する。これは、高い温度によって生じる過剰のドーパント消費を防止する。本発明の種類のモジュールは、約5年の期間にわたって連続してIMSにドーパント蒸気を供給することができるであろう。送出モジュールのハウジングが金属で作られることから、ハウジングは比較的大きい熱容量を有するため、かなりのドーパント温度降下が生じるには、電源の中断が長くかかる。
【0019】
空間、重量、および費用を低減するなら、単一ドーパントモジュールはいくつかの異なる検出器に接続されることができる。
【0020】
本発明は、IMS装置に関する使用に限定されるのではなく、ドーピングが必要とされるならばいずれの検出器装置に関しても使用できることができることが理解されるであろう。
【0021】
上述したように、ガス分析物入口から分離した接続部においてIMSに接続されるドーパント送出モジュールの代わりに、ガス分析物入口が、ドーパント送出モジュールを通るガス通路によって設けられることが可能であり、それにより、ガス分析物は、IMSまたは他の検出器へ入る前にドーパント蒸気を収集する。ドーパント送出モジュールは、再循環システムに接続されてよく、再循環システムの入口は、検出器の空気圧回路の出口に接続される。
【0022】
ドーパント送出モジュール内のリザーバは、化学物質入口が蓋またはベースに設けられる場合、蓋を取り外すことなく充填されることができる。これは、化学物資ドーパントが、ベースと蓋との間の接合部を越えるレベルまで充填されることを可能にし、それにより、ドーパントの容積を増加させることができる。ドーパントリザーバ内の通路は管状形態であることは必須ではない。ドーパントリザーバ内の通路は、たとえば、リザーバの表面上に延在する浸透性壁を有する通路によって設けられることができる。
【符号の説明】
【0023】
1 イオン移動度計(IMS)
2 ドーパント送出モジュール
3 温度制御ユニット
6 ボルト
10 IMS1の入口
11 ドーパント入口
12 チューブ
21 出口カップリング
22 ベース本体
24 ウェル
25 平坦床
26 環状壁
27、31、49、53、61 ボア
28 電気抵抗加熱素子
30 温度制御ユニットの出口
32 電気温度センサ
34 温度制御ユニットの入力
36 溝
41 蓋
43 中央の高い部分
44 中央円形凹部
46 テーパ付き側壁
48 垂直外部壁
51 浸透性チューブ
62 壁
100 ドーパント化学物質

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ドーパント化学物質(100)の供給部を含むリザーバ(22、41、24、44)を含むドーパント送出装置であって、
ガス通路(49、61、53)が装置を貫通して延び、
前記ガス通路は前記リザーバ(22、41、24、44)の前記内容物(100)にさらされ前記ガス通路の長さの少なくとも一部に沿う壁(62)を有し、前記壁(62)が前記ドーパント(100)の蒸気に浸透性を有し、
前記ガス通路(49、61、53)が一端で検出装置(1)の空気圧回路(12、11、10)に接続され、
前記リザーバ(22、41、24、44)内の前記化学物質(100)を加熱する加熱器(28)と、前記リザーバ内の前記化学物質の温度の指示を導出するセンサ(32)とを含むことを特徴とするドーパント送出装置。
【請求項2】
前記ドーパント化学物質が液体(100)であることを特徴とする請求項1に記載のドーパント送出装置。
【請求項3】
前記ガス通路(61)が、蒸気浸透性の壁(62)を有するチューブ(51)によって少なくとも一部が設けられることを特徴とする請求項1または2に記載のドーパント送出装置。
【請求項4】
前記チューブ(51)の前記壁(62)はPTFEで構成されていることを特徴とする請求項3に記載のドーパント送出装置。
【請求項5】
前記チューブ(51)の長さの少なくとも一部が、前記化学物質(100)に浸漬していることを特徴とする請求項3または4に記載のドーパント送出装置。
【請求項6】
前記リザーバが、前記ドーパント化学物質(100)を含む凹部(24)を有するベース(22)と、前記ベースを密閉し前記凹部(24)を閉囲する蓋(41)とを含むことを特徴とする前記請求項のいずれか1項に記載のドーパント送出装置。
【請求項7】
前記チューブ(51)が前記蓋(41)に取り付けられ、
前記チューブ(51)の両端が、前記蓋(41)を貫通して延びた入口通路および出口通路(49および53)にそれぞれ連通することを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に従属する請求項6に記載のドーパント送出装置。
【請求項8】
前記加熱器(28)が前記凹部(24)の下の前記ベース(22)に位置することを特徴とする請求項6または7に記載のドーパント送出装置。
【請求項9】
前記温度センサ(32)が前記凹部(24)の下の前記ベース(22)に位置することを特徴とする請求項6から8のいずれか1項に記載のドーパント送出装置。
【請求項10】
前記加熱器(28)および前記温度センサ(32)が、それぞれ前記ベース(22)の異なるボア(27および31)内に位置することを特徴とする請求項9に記載のドーパント送出装置。
【請求項11】
前記ドーパント化学物質(100)を実質的に一定な温度に維持するように、前記センサ(32)の出力に応じて前記加熱器(28)の通電を制御するように設けられたフィードバック温度制御(3)を含むことを特徴とする前記請求項のいずれか1項に記載のドーパント送出装置。
【請求項12】
前記リザーバ(22、41、24、44)は、ステンレス鋼で構成されていることを特徴とする前記請求項のいずれか1項に記載のドーパント送出装置。
【請求項13】
ドーパント化学物質(100)を含むリザーバ(22、41、24、44)を含むドーパント送出装置であって、
ガス通路(49、61、53)が装置を貫通して延び、
前記ガス通路が、前記リザーバ(22、44)の前記内容物(100)にさらされ前記ガス通路の長さの少なくとも一部に沿う壁(62)を有し、前記壁(62)が前記ドーパント(100)の蒸気に浸透性を有し、
ドーパント蒸気を検出装置(1)に供給するように前記ガス通路(49、61、53)が設けられ、
前記リザーバ(22、24)内の前記化学物質(100)を実質的に一定な温度に維持するように設けられた温度制御ユニット(3)を含むことを特徴とするドーパント送出装置。
【請求項14】
前記請求項のいずれか1項に記載の検出装置(1)およびドーパント送出装置(2、3)を含む検出システムであって、前記ドーパント送出装置(2、3)が、前記検出装置(1)から分離され、かつ前記検出装置(1)に接続されることを特徴とする検出システム。
【請求項15】
前記検出装置(1)は、 イオン移動度計を含むことを特徴とする請求項14に記載の検出システム。

【図1】
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【公表番号】特表2009−541732(P2009−541732A)
【公表日】平成21年11月26日(2009.11.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−515940(P2009−515940)
【出願日】平成19年6月12日(2007.6.12)
【国際出願番号】PCT/GB2007/002160
【国際公開番号】WO2007/148045
【国際公開日】平成19年12月27日(2007.12.27)
【出願人】(507235789)スミスズ ディテクション−ワトフォード リミテッド (25)
【Fターム(参考)】