专利名称：痕量化学制品检测的制作方法
技术领域：
本申请涉及物质如炸药或麻醉药品的化学痕量的检测，尤其涉及 从与痕量样本收集系统呈相对运动的表面无接触地收集物质粒子。
2.
背景技术：
存在大量仪器能够在麻醉药品或炸药粒子样本传给该仪器并随 后汽化时检测和识别这些粒子。例子包括但不限于粒子迁移率分光 计、质量分光计、气体色谱仪、表面声波传感器、悬臂光束传感器、 及电子捕获检测器。类似地，通常有几种方式用于将所述粒子传给仪 器，部分方式组合在仪器内及部分方式需要操作员进行转运。例子包 括但不限于将收集的样本以机械方式传给仪器、蒸汽或粒子的真空收 集、及涡流真空采样。
在上述例子中，粒子通过弱化学键、vanderWaals力、机械附着 在纤维结构或孔隙中、静电吸引、或夹带在粘性材料如油脂中而开始 附着到表面上。对于麻醉药品和炸药粒子，表面粘着力相当强，这使 得粒子很难通过简单的低动量转移方法进行去除，如很难通过吹一阵 空气进行去除。通过吹气去除这样强粘着的粒子通常只在最大、最重 粒子的情况下成功，因为最大、最重粒子向喷吹的空气呈现最大的表 面积。总的来说，吹气并不易于从刚性表面去除炸药或麻醉药品粒子，只在从柔软表面如布去除粒子时管用，其中材料的振动运动提供动量 从而机械上移去粒子，或从不稳定表面如纸板去除粒子时管用，其中 基质材料可连同目标粒子一起剥落。即使在布的情况下，喷吹气流通 常需要非常高速度的流动以能起作用，因而只对最大粒子有用，从而 这种方法效率非常低。在正常使用期间经受吹风的表面如汽车侧面特 别难于通过简单地采用空气喷射获得痕量化学样本。
目标表面和喷吹的空气射流之间的距离也有关系。来自喷嘴的空 气射流已知随着经过的距离、由于与周围大气的相互作用而将发散且 速度减慢，这使得它们随着隔开的距离增加而失去去除粒子的效率。 采用气雾剂的喷嘴受到类似影响，气雾剂粒子随隔开距离快速减慢， 其中气雾剂包括加压气体和固态粒子以增强目标粒子释放。
在一些情况下，取样本的过程由操作员或机器在待测试表面上物 理擦拭吸收体而开始，吸收体通常为表面粗糙的物质如化学滤纸。之 后，感兴趣的化学制品的粒子可通过机械擦拭动作转运并集中在吸收 体的表面纹理之上或之中。该中间吸收体然后被带到检测仪器附近以 进行测量。擦拭方法通常可靠且有效地工作，但成本较高，因为介质 必须经常替换。
有许多应用希望避免通过人工擦拭表面获得痕量粒子的方法。这 些应用包括没有操作员的采样、大面积采样、远程采样、机器人采样、 及频繁替换擦拭材料不可接受的情形。希望无接触样本采集的应用的 例子包括人、包裹、行李、邮件、制造生产线上的物体、及汽车的检 査。然而，这些应用中的每一应用的目标通常处于运动中，例如移动 皮带上的物品、行人及移动的汽车。在感测过程期间可能要求这些目 标停止移动时，首选在这些目标相对于痕量样本收集系统处于运动中 的同时检査这些目标。无论是目标物体相对于静止痕量样本收集系统 移动还是痕量样本收集系统相对于静止目标物体移动，还首选痕量样 本收集系统以类似的效率运行。在一些情况下，目标物体和痕量样木 收集系统均可首选处于运动中，样本采集系统相对于静止目标物体处于运动中的例子包括机器人沿可疑汽车的侧面扫描、及样本采集系统 沿人体侧扫描的对人炸药检测入口 。
因此，希望提供能在目标表面和痕量样本收集系统处于相对运动 中的同时有效收集目标粒子样本的痕量样本收集系统。
发明内容
根据在此所述的系统，从目标表面无接触收集炸药或麻醉药品的 痕量粒子的方法包括从目标表面释放痕量粒子。痕量粒子的转运包括 朝向目标表面向外定向的涡流，其中涡流从向外喷吹和旋转与向内流 动的气体和气流同心的气流的出口射出。痕量粒子从所述向内流动的 气体和气流进行收集，其中跨所述目标表面和用于向外喷吹和旋转气 流的所述出口之间的视线的相对速度大于15厘米每秒。
进一步根据在此所述的系统，提供用于在目标表面和痕量样本收 集系统处于相对运动中的同时收集目标粒子样本的痕量样本收集系 统。相对运动定义为跨目标表面和痕量样本收集系统的视线的相对速
度，并可大于15厘米(6英寸)每秒。例如，在皮带上移动的物体 通常可以大于15厘米(6英寸)每秒的速度移动，且高达60厘米(2 英尺)每秒的速度也很普遍。行人可以60和100厘米(2-3英尺)每 秒之间的速度移动。移动的汽车则还要快得多。
进一歩根据在此所述的系统，用于从目标表面无接触收集炸药或 麻醉药品的痕量粒子的系统包括粒子释放部件、粒子转运部件、及粒 子收集部件。粒子释放部件从目标表面释放痕量粒子。粒子转运部件 转运来自目标表面的痕量粒子，其中粒子转运部件提供朝向目标表面 向外定向的涡流，其中所述涡流从用于向外喷吹和旋转与向内流动的 气体和气流同心的气流的出口射出。粒子收集部件从向内流动的气体 和气流收集痕量粒子，其中跨所述目标表面和用于向外喷吹和旋转气 流的所述出口之间的视线的相对速度大于15厘米每秒。
进一步根据在此所述的系统，粒子释放部件可包括用于气体射流 或气雾剂射流的喷嘴，其中任一射流可被提供加压气体源并导向可能
8被痕量麻醉药品或炸药有关的化学制品污染的目标表面。加压气体源 可连续运行或优选受脉冲作用。脉冲优选小于1秒。加压气体的压力 可以为约100磅每平方英寸，用小的压縮器容易获得的值，但也可采 用高得多的压力，并仅受限于加压气体的可用性、成本和安全限制。 例如，由于不正确运转引起爆炸的风险，高压气罐在公共区域可能不 可接受。
进一步根据在此所述的系统，气体射流或粒子和气体的气雾剂混 合物的射流用于帮助释放目标粒子。射流旨在跨目标物体的表面成切 线地并朝向粒子转运部件的有效区域吹，或者射流旨在吹粒子转运部 件的有效区域内的目标物体上的点。
进一步根据在此所述的系统，粒子转运部件可以是涡流采样系 统，其方案有时称为涡流吸引子。涡流采样系统可包括向外喷吹和旋 转运行上与夹带并转运目标化学制品样本粒子的向内流动的气体和 气流相呼应的气流。样本采集系统的向外喷吹和旋转气流可包围向内 流动的气体和气流并关于向内流动的气体和气流形成的轴旋转。
进一步根据在此所述的系统，由向内流动的气体和气流形成的部 分真空可具有足够的强度以朝向所述向内流动的气体和气流形成的 轴径向向内的力，该力实质上等于向外喷吹和旋转气流的径向向外的 离心力。
进一步根据在此所述的系统，向外喷吹和旋转气流可通过气泵、 风扇、叶轮、鼓风机、气刀或加压气源中的至少一个实现。向内流动
的气体和气流可由真空泵、风扇、叶轮或Venturi真空发生器中的至 少一个实现。
进一步根据在此所述的系统，喷吹和旋转气流的气体可以是空 气、氮、二氧化碳或氩中的至少一个。喷吹和旋转气流的气体可被加 热到环境温度以上。此外，喷吹和旋转气流的气体可包含添加剂化学 制品以增强样本收集系统的检测性能。进一步根据在此所述的系统，用于引起向外喷吹和旋转气流的机 制的进气源实质上也可提供向内流动的气体和气流。在这种情况下， 涡流采样系统可定义为涡流吸引子。
进一步根据在此所述的系统，跨用于向外喷吹和旋转气体的出口 及目标表面之间的视线的最大相对速度可与出口直径成正比井大约 为直径的四倍/秒。由于跨视线的相对速度定义为至少15厘米每秒，
喷吹和旋转气流的出口的直径需要至少为3.7厘米(1.5英寸)。可
有效收集目标粒子的、距出口的有用最大工作距离约为出口直径的
1-2倍，或对于3.7厘米直径约为3.7-7.5厘米(1.5-3英寸)。类似地， 对于1.3英尺的出口，涡流在高达2.6英尺的距离可接受5.3英尺每 秒的最大相对速度。
进一步根据在此所述的系统，在目标物体或痕量样本收集系统在 采样期间移动的同时，从其直接收集目标粒子的目标表面的区域可通 过向内流动的气体和空气与目标物体的表面相交的区域确定。向内流 动的气体和空气的直径可大约为喷吹和旋转空气的出口的直径的 80%。对于其垂直轴平行于痕量样本收集系统的轴且垂直于痕量样本 收集系统移动的表面，所述区域可能是具有半圆端的"跑道"形状， 其具有向内流动的气体和空气的直径，及中心矩形区一侧与半圆端直 径一样而另一侧为目标表面和痕量样本收集系统之间的速度乘以采 样时间。例如，如果目标物体以2英尺每秒的速度垂直于痕量样本收 集系统移动，采样持续2秒，及出口直径为1.33英尺，则可从其直 接收集目标粒子的目标物体上的带为1.06英尺X5.06英尺并具有半 圆端。因此，对于应用，优选出口尽可能的大以使单一痕量样本收集 系统采样的目标表面区域最大。
进一步根据在此所述的系统，为增加采样的目标表面区域及减少 获得样本所需要的时间，可采用多个痕量样本收集系统。使用多个痕 量样本收集系统的例子为位于行人一侧或两侧的痕量样本收集系统 的至少一纵向阵列，该结构称为十字转门。另一例子为位于携载包裹 或行李的移动皮带两侧的至少两个样本收集系统。至少一其它痕量样
10本收集系统可选地位于移动皮带上方。另外，为使能增加皮带速度，可可选地添加另外的痕量样本收集系统，其中通过在哪一痕量样本收集系统当前采样及哪一系统当前分析先前收集的样本之间交替而实现速度增加。
进一步根据在此所述的系统，粒子收集部件可以是多种粒子收集技术中的任何技术。例子包括但不限于滤网、机织三维网、由通常采用的过滤材料制成的过滤器、可被化学涂覆以增强附着的吸收剂表面、涡流粒子分离器、静电粒子收集器、粒子冲击机、及具有精细蚀刻的、通过空气但保留粒子的开口的工程材料。
本发明系统的实施方式将结合几个附图进行描述，其中
图1为连同现有擦拭系统使用的具有痕量粒子收集过滤器的手持真空吸尘器的示意图。
图2为根据在此所述的系统的实施例的粒子释放系统及操作方法的示意图，其中喷嘴位于向内流向痕量样本收集系统的气体和空气流内，其为涡流吸引子形式。
图3为根据在此所述的系统的实施例的粒子释放系统及操作方法的示意图，其中喷嘴与目标表面成切线并朝向向内流向痕量样本收集系统的气体和空气流，其为涡流吸引子形式。
图4为根据在此所述的系统的实施例的粒子释放系统及操作方法的示意图，其中喷嘴位于向内流向痕量样本收集系统的气体和空气流内，其为涡流形式。
图5为根据在此所述的系统的实施例，当目标物体在皮带上移动
及痕量样本收集系统静止时从目标表面无接触收集炸药或麻醉药品的痕量粒子的方法的应用。
图6为根据在此所述的系统的实施例，当痕量样本收集系统在有轨运载工具上移动而目标物体静止时从目标表面无接触收集炸药或麻醉药品的痕量粒子的方法的应用。
ii
具体实施例方式
连同现有擦拭系统使用的具有痕量粒子收集过滤器的手持真空吸尘器如图1中所示，其示出了基于现有技术水平的无接触粒子收集系统的基本特征。样本收集装置4被使得非常靠近可能具有目标粒子
2的痕量样本的目标表面1。启动样本收集装置4的真空泵5，产生向内的空气流7。样本收集介质3位于目标表面1和真空泵5之间，使得任何痕量粒子均可被收集在样本收集介质3之上或之中。样本收集介质3可以是过滤器，如化学滤纸。之后，从样本收集装置4取下样本收集介质3并传给单独的检测仪器以确定是否收集到目标物质的痕量粒子。样本收集装置4和目标表面之间的分隔距离通常小于1英寸，且通常远小于1英寸，因为真空泵5为了便携性通常由电池供电因而不会产生大量空气流通过样本收集介质3。样本收集装置4还可在目标表面1上摩擦以用机械方式擦掉痕量粒子并提高收集效率。然而，当按这种模式使用时，其不是无接触样本收集系统。
图2示出了根据在此所述的系统的实施例的用于痕量粒子释放、转运和收集的系统100及操作方法。粒子释放部件可包括位于向内流向痕量样本收集系统104的气体和空气流107内的喷嘴150，且其可以是涡流吸引子形式。向外喷吹和旋转的气流106可从出口 108发出。涡流吸引子可使用单一机构用于既产生向外喷吹和旋转的气流106又产生向内流动的气体和气流107，其在此示为叶轮风扇105。喷嘴150可被提供来自储罐111的气体，及气流可使用控制阀110打开和关闭，控制阀可选由电启动。喷嘴150可位于痕量样本收集系统104的区域内，其中气体和气流107向内流动，如箭头方向所示。喷嘴150的输出可以是作用于目标表面101的气体射流155以从目标表面101上的斑点102释放炸药或麻醉药品的痕量粒子153。样本收集介质103可位于向内流动的气体和气流107内，其也可夹带所释放的炸药或麻醉药品的痕量粒子153。样本收集介质103可以是不锈钢网，该网易于清洁且寿命长。系统100在目标表面101和痕量样本收集系统104处于相对运动中时可实现目标粒子样本的无接触收集，如本说明书别处进一步所述。相对运动定义为跨目标表面和痕量样本收集系统之间的视线的相对速度，并可大于15厘米(6英寸)每秒。例如，在皮带上移动的物体通常可以大于15厘米(6英寸)每秒的速度移动，且高达60厘米(2英尺)每秒的速度也很普遍。行人可以60和100厘米(2-3英尺)每秒之间的速度移动。移动的汽车则还要快得多。
粒子释放部件的喷嘴150可发出气体射流或气雾剂射流，其中任一射流可被提供加压气体源(储罐lll)并导向可能被痕量麻醉药品或炸药有关的化学制品污染的目标表面101。加压气体源可连续运行
或优选受脉冲作用。脉冲优选小于1秒。加压气体的压力可以为约IOO磅每平方英寸，这是用小的压縮器容易获得的值，但也可采用高得多的压力，并仅受限于加压气体的可用性、成本和安全限制。例如，由于不正确运转引起爆炸的风险，高压气罐在公共区域可能不可接受。
粒子转运部件可包括涡流采样系统，其方案有时称为涡流吸引子，并可使用如叶轮风扇105的机构。涡流采样系统可包括向外喷吹和旋转运行上与夹带并转运目标化学制品样本粒子的向内流动的气体和气流107相呼应的气流106。样本采集系统的向外喷吹和旋转的气流106可包围向内流动的气体和气流107并关于向内流动的气体和气流107形成的轴旋转。
来自喷嘴150的气体射流或粒子和气体的气雾剂混合物的射流用于帮助释放目标粒子。射流旨在跨目标物体的表面101成切线地并朝向粒子转运部件的有效区域吹，或者射流旨在吹粒子转运部件的有效区域内的目标物体上的点，如本说明书别处另外所述。
部分真空可由向内流动的气体和气流107形成，其可具有足够的强度以朝向所述向内流动的气体和气流107形成的轴的径向向内的力，该力实质上等于向外喷吹和旋转的气流106的径向向外的离心力。在各个实施例中，向外喷吹和旋转的气流106可通过气泵、风扇、叶轮、鼓风机、气刀或加压气源中的至少一个提供，及向内流动的气
体和气流107可由真空泵、风扇、叶轮或Venturi真空发生器中的至少一个实现。向外喷吹和旋转的气流106的气体可以是空气、氮、二氧化碳或氩中的至少一个，且其可被加热到环境温度以上并可包含添加剂化学制品以增强样本收集系统104的检测性能。用于引起向外喷吹和旋转的气流106的机制的进气源实质上也可提供向内流动的气体和气流107。在这种情况下，如本说明书别处另外所述，涡流采样系统可定义为涡流吸引子。
跨用于向外喷吹和旋转气流106的出口 108及目标表面101之间的视线的最大相对速度可与出口 108的直径成正比并大约为直径的四倍/秒。由于相对速度可以为至少15厘米每秒，向外喷吹和旋转气流106的出口 108的直径的适当大小可以是至少3.7厘米(1.5英寸)。可有效收集目标粒子的、距出口 108的有用最大工作距离约为出口108的直径的1-2倍，或对于3.7厘米直径约为3.7-7.5厘米(1.5-3英寸)。类似地，对于1.3英尺的出口 108，涡流在高达2.6英尺的距离可接受5.3英尺每秒的最大相对速度。应意识到，这些值基于通常遇到的泵和风扇。特殊的高流风扇或泵能够具有更大的最大工作距离和更大的相对速度。
在目标物体或痕量样本收集系统104在采样期间移动的同时，从其直接收集目标粒子的目标表面101的区域可通过向内流动的气体和空气107与目标物体的表面101相交的区域确定。向内流动的气体和气流107的直径大约为向外喷吹和旋转气流106的出口 108的直径的80%。对于其垂直轴平行于痕量样本收集系统104的轴且垂直于痕量样本收集系统104移动的表面，采样区域可以是具有半圆端的"跑道"形状，其具有向内流动的气体和气流107的直径，及中心矩形区一侧与半圆端直径一样而另一侧为目标表面101和痕量样本收集系统104之间的速度乘以采样时间。例如，如果目标物体以2英尺每秒的速度垂直于痕量样本收集系统移动，采样持续2秒，及出口 108的直径为1.33英尺，则可从其直接收集目标粒子的目标物体上的带为1.06英尺X5.06英尺并具有半圆端。因此，对于应用，优选出口108 尽可能的大以使单一痕量样本收集系统104采样的目标表面101的区 域最大。
如本说明书别处另外所述，为增加采样的目标表面区域及减少获 得样本所需要的时间，可采用多个痕量样本收集系统。使用多个痕量 样本收集系统的例子为位于行人一侧或两侧的痕量样本收集系统的 至少一纵向阵列，该结构称为十字转门。另一例子为位于携载包裹或 行李的移动皮带两侧的至少两个样本收集系统。至少一其它痕量样本 收集系统可选地位于移动皮带上方。另外，为使能增加皮带速度，可 可选地添加另外的痕量样本收集系统，其中通过在哪一痕量样本收集 系统当前采样及哪一系统当前分析先前收集的样本之间交替而实现 速度增加。
痕量样本收集系统104可包括多种粒子收集技术中的任何技术 的部件。例子包括但不限于滤网、机织三维网、由过滤材料制成的 过滤器、可被化学涂覆以增强附着的吸收剂表面、涡流粒子分离器、 静电粒子收集器、粒子冲击机、及具有精细蚀刻的、通过空气但保留 粒子的开口的工程材料。
图3示出了根据在此所述的系统的另一实施例的用于痕量粒子 释放、转运和收集的系统200及操作方法。粒子释放部件可包括布置 成与目标表面201成切线并朝向痕量样本收集系统204的向内流动的 气体和气流207的喷嘴250，其在此可以是涡流吸引子形式。向外喷 吹和旋转的气流206可从出口 208发出。涡流吸引子可使用单一机构 用于既产生向外喷吹和旋转的气流206又产生向内流动的气体和气 流207，其在此示为叶轮风扇205。喷嘴250可被提供来自储罐211 的气体，及气流可使用控制阀210打开和关闭，控制阀可选由电启动。 喷嘴250的输出可以是作用于目标表面201的气体射流255以从目标 表面201上的斑点202释放炸药或麻醉药品的痕量粒子253。可选地， 喷嘴250的输出可以固态粒子和气体的气雾剂。样本收集介质203可 位于向内流动的气体和气流207内，其也可夹带所释放的炸药或麻醉
15药品的痕量粒子253。样本收集介质203可以是不锈钢网，该网易于 清洁且寿命长。
图4示出了根据在此所述的系统的另一实施例的用于痕量粒子 释放、转运和收集的系统300及操作方法。粒子释放部件可包括位于 向内流向痕量样本收集系统304的气体和气流307内的喷嘴350，其 在此可以是涡流形式。向外喷吹和旋转的气流306可从出口 308发出。 涡流可使用单独的机构产生向外喷吹和旋转的气流306和向内流动 的气体和气流307，这些机构在此分别示为成切线安装的鼓风机309 和轴向安装的风扇305。喷嘴350可被提供来自储罐311的气体，及 气流可使用控制阀310打开和关闭，控制阀可选由电启动。喷嘴350 可位于痕量样本收集系统304的区域内，其中气体和气流307向内流 动，如箭头方向所示。喷嘴350的输出可以是作用于目标表面301的 气体射流355以从目标表面301上的斑点302释放炸药或麻醉药品的 痕量粒子353。可选地，喷嘴350的输出可以固态粒子和气体的气雾 剂。样本收集介质303可位于向内流动的气体和气流307内，其也可 夹带所释放的炸药或麻醉药品的痕量粒子353。
图5示出了根据在此所述的系统的实施例的系统400，其具有采 用从目标表面无接触收集炸药或麻醉药品的痕量粒子的方法的结构。 在所示结构中，目标物体表面401移动，及痕量样本收集系统404静 止。所示例子针对移动皮带440上的包裹，但类似结构可用于行李及 生产线上的物体。痕量样本收集系统404可包括两个基于涡流吸引子 设计的痕量样本收集装置404a、 404b， 二者被示为位于移动皮带440 两侧并面向皮带440。涡流吸引子可使用单一共用机构优选叶轮来 既产生向外喷吹和旋转的气流406又产生向内流动的气体和气流 407。可能的目标表面401包括包裹的前面和后面、顶面、及两个侧 面。在图中所示的例子中，粒子453从顶面上的粒子源402释放。喷 嘴450成切线地朝目标表面401喷吹射流455且还对准由痕量样本收 集系统404产生的向内流动的气体和气流407的区域。所释放的粒子 453可夹带在痕量样本收集装置404a、 404b中的任一或两个的气流
16中。可在痕量样本收集系统404中采用两个痕量样本收集装置404a、 404b以能够从三维物体如包裹的多个侧面收集粒子。两个痕量样本 收集装置404a、 404b还可用于平衡向内流动的气体和气流407在目 标物体401上产生的吸力以避免移动轻质物体。两个痕量样本收集系 统404还可用于增加总检测效率和吞吐速度。作为吸力的例子，如果 痕量样本收集系统直接位于移动皮带上方时使用单一涡流吸引子，则 具有使轻质包裹如大的航运信封向上升起脱离皮带而朝向涡流吸引 子运动的风险。在该例子中所示的系统还可包括位于向内流动的气体 和气流407内的其它喷嘴451a、 451b、 451c。喷嘴451a-c优选可用 于从包裹的侧面释放痕量粒子。
图6示出了根据在此所述的系统的实施例的系统500，其具有采 用从目标表面无接触收集炸药或麻醉药品的痕量粒子的方法的另一 结构。在该结构中，目标物体表面501静止，及痕量样本收集系统 504移动。所示例子针对静止汽车520，痕量样本收集系统504在移 动机器人平台上，但具有不同运动机构的类似结构可用于人入口以检 査衣服上的炸药或麻醉药品痕量粒子。基于涡流吸引子设计的痕量样 本收集系统504示为位于汽车520侧面，目标表面501包括汽车520 的门把手和门缝。涡流吸引子可使用单一机构优选叶轮来既产生向外 喷吹和旋转的气流506又产生向内流动的气体和气流507。在图中所 示的例子中，粒子553从车门上的粒子源502释放。位于向内流动的 气体和气流507内的气雾剂喷嘴550可向目标表面501喷吹气雾剂射 流557。样本收集介质503可位于向内流动的气体和气流507内，其 也可夹带所释放的炸药或麻醉药品的痕量粒子553。在所示例子中， 气雾剂粒子可从储罐530提供。用于与气雾剂粒子混合的气体可从储 罐511提供并在混合室和阀513中与气雾剂粒子结合。携载痕量样本 收集系统504的机器人平台的运动可由有轨驱动系统541实现。
在此所述的系统可组合在此所述的实施方式与其它特征的任何 组合，其它特征如普通转让的共同未决申请和/或授权美国专利中描 述的特征，这些申请和专利如2005年10月25日申请的美国专利申请60/708,017、美国专利6,861,646、 6,870,155、 6,888,128 (这些申i青 和专利均通过引用全部组合于此)，和/或通过引用组合于此的其它 专利或专利申请。
通过虑及在此公开的本发明的说明书或实施方式，本发明的其它 实施方式对本领域技术人员而言将显而易见。说明书和例子仅应视为 示例性的，本发明的真实范围和精神由权利要求书指明。
权利要求
1、从目标表面无接触收集炸药或麻醉药品的痕量粒子的方法，包括从目标表面释放所述痕量粒子；实现所述痕量粒子的转运，其中包括朝向所述目标表面向外定向的涡流，其中所述涡流从与向内流动的气体和气流同心的向外喷吹和旋转的气流的出口射出；从所述向内流动的气体和气流收集所述痕量粒子；其中跨所述目标表面和向外喷吹和旋转的气流的所述出口之间的视线的相对速度大于15厘米每秒。
2、 根据权利要求1的无接触收集痕量粒子的方法，其中所述释 放所述粒子包括使用至少一下述射流气体射流和气雾剂射流。
3、 根据权利要求2的无接触收集痕量粒子的方法，其中所述射 流导向在所述向内流动的气体和气流涡流部分内的所述目标表面上 的区域。
4、 根据权利要求2的无接触收集痕量粒子的方法，其中所述射 流将所述痕量粒子吹入所述向内流动的气体和气流中。
5、 根据权利要求1的无接触收集痕量粒子的方法，其中所述向 外喷吹和旋转的气流关于向内流动的气体和气流形成的轴旋转。
6、 根据权利要求1的无接触收集痕量粒子的方法，其中所述向 内流动的气体和气流形成具有足够强度的部分真空以朝向所述向内 流动的气体和气流中心形成的轴提供径向向内的力，该力等于向外喷 吹和旋转的气流由于旋转引起的径向向外的离心力。
7、 根据权利要求1的无接触收集痕量粒子的方法，其中所述向 外喷吹和旋转的气流涡流至少通过下述之一实现气泵、风扇、叶轮、 鼓风机、气刀或加压气源。
8、 根据权利要求1的无接触收集痕量粒子的方法，其中提供所述向内流动的气体和气流涡流至少通过下述之一实现真空泵、风扇、叶轮或Venturi真空发生器。
9、 根据权利要求5的无接触收集痕量粒子的方法，其中所述气 体至少为下述之一空气、二氧化碳、氮和氩。
10、 根据权利要求1的无接触收集痕量粒子的方法，其中所述向外喷吹和旋转的气流的所述出口直径大于3.75厘米。
11、 根据权利要求5的无接触收集痕量粒子的方法，其中所述向外喷吹和旋转的气流的气体的温度为环境纟显度或高于环境温度。
12、 根据权利要求5的无接触收集痕量粒子的方法，其中所述向 外喷吹和旋转的气流包含增强检测性能的添加剂化学制品。
13、 根据权利要求5的无接触收集痕量粒子的方法，其中所述向 外喷吹和旋转的气流及所述向内流动的气体和气流由统一系统提供。
14、 根据权利要求13的无接触收集痕量粒子的方法，其中所述 统一系统为涡流吸引子。
15、 根据权利要求1的无接触收集痕量粒子的方法，其中所述收 集所述痕量粒子包括至少使用下述之一滤网、机织三维网、由过滤 材料制成的过滤器、被化学涂覆以增强附着或吸附的表面、涡流粒子 分离器、静电粒子收集器、粒子冲击机、及具有精细蚀刻的通过气体 和空气但保留粒子的开口的工程材料。
16、 根据权利要求1的无接触收集痕量粒子的方法，其中采用多 个无接触收集痕量粒子的系统以增大所采样的目标表面区域。
17、 根据权利要求1的无接触收集痕量粒子的方法，其中采用多 个无接触收集痕量粒子的系统以平衡轻质目标表面上的吸力。
18、 根据权利要求1的无接触收集痕量粒子的方法，其中采用多 个无接触收集痕量粒子的系统以减少完成痕量粒子收集所需要的时 间。
19、 用于从目标表面无接触收集炸药或麻醉药品的痕量粒子的系 统，包括从目标表面释放痕量粒子的粒子释放部件；转运来自目标表面的痕量粒子的粒子转运部件，其中粒子转运部 件提供朝向目标表面向外定向的涡流，其中所述涡流从向外喷吹和旋 转与向内流动的气体和气流同心的气流的出口射出；从向内流动的气体和气流收集痕量粒子的粒子收集部件，其屮跨 所述目标表面和向外喷吹和旋转气流的所述出口之间的视线的相对 速度大于15厘米每秒。
20、 根据权利要求19的无接触收集痕量粒子的系统，其中粒子释放部件包括至少输出下述之一的喷嘴气体射流和气雾剂射流。
21、 根据权利要求19的无接触收集痕量粒子的系统，其中所述粒子转运部件包括涡流采样系统。
22、 根据权利要求19的无接触收集痕量粒子的系统，其中所述粒子收集部件至少包括下述之一滤网、机织三维网、由过滤材料制成的过滤器、被化学涂覆以增强附着的吸附剂表面、涡流粒子分离器、 静电粒子收集器、粒子冲击机、及具有通过空气但保留粒子的蚀刻开 口的工程材料。
全文摘要
本发明炸药和麻醉药品检测系统检测附着到表面的材料痕量粒子的存在。为检测这些粒子，粒子首先需要从表面驱离或释放，然后转运到检测仪器，进而累积在粒子收集装置之上或之中。当样本收集系统和目标表面跨视线处于大于15厘米每秒的相对运动中时，无接触样本收集可使用涡流或涡流吸引子粒子收集器连同多个空气或气雾剂射流完成。多个大直径涡流收集器可在大表面积上及形状复杂表面以大于5英尺每秒的相对视线速度获得样本。
文档编号G01N1/02GK101680824SQ200780050100
公开日2010年3月24日 申请日期2007年11月27日 优先权日2007年1月17日
发明者S·N·邦克 申请人:植入科学公司