专利名称：一种两级式单颗粒采样器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种两级式单颗粒采样器，属于环境分析和大气采样技术领域。
背景技术：
随着大气气溶胶混合状态对气候及健康的影响,对单颗粒的认识在大气科学领域的地位日趋重要。研究报告已表明，大气单颗粒如硫酸盐、有机颗粒物、重金属颗粒和烟尘(也称为黑炭)等相互混合成为内部混合颗粒，给环境和人类健康带来很多负面影响。现有技术中，实用新型专利CN201120182972.9公开了一种单颗粒采样器，如图1和2所示，采样气体经由进气口 110、通气管111进入加速腔103，由于加速腔103为漏斗形，对采样气体起到加速的作用，采样气体到达采样膜108处的流速大幅增加。高速的采样气流打在采样膜108上，使单颗粒富集于采样膜108上，进而完成一次对大气单颗粒的采样。然而，上述单颗粒采样器仍存在有一些不足，例如:采样样品在通过加速腔103后到达采样膜108处，在该处进行采集，很显然，一次采样只能采集一种粒径的单颗粒物，无法针对同一样品一次性地采集到多种不同粒径的单颗粒物。
发明内容针对现有技术的不足，本实用新型提供一种两级式单颗粒采样器，其具有一次采样可以采集到不同粒径的颗粒物的优点。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:—种两级式单颗粒采样器，包括单颗粒采样头，单颗粒采样头包括进气嘴、出气嘴以及两级采样结构，采样结构包括顺序相连的第一级采样段和第二级采样段。第一级采样段包括第一加速腔、第一采集腔和第一样品台，进气嘴与第一加速腔的上端通过密封圈相连，第一加速腔与第一采集腔通过采样器第一切割孔径相连通，第一加速腔为漏斗形，在第一采集腔内有第一样品台与第一切割孔径相对，第一样品台的上端面上设置有第一采样膜。第二级采样段包括第二加速腔、第二采集腔和第二样品台，第二加速腔与第一采集腔的下端通过第一样品台上的第一通气孔相连通，第二加速腔的下端与第二采集腔的上端通过采样器第二切割孔径相连通，第二加速腔为漏斗形，在第二采集腔内有第二样品台与第二切割孔径相对，第二样品台的上端面上设置有第二采样膜，出气嘴与第二采集腔的下端通过密封圈相连。优选地，第一样品台包括第一上圆台和第一下圆台，第一上圆台的直径大于采样器第一切割孔径的直径且小于第一采集腔的内径，第一上圆台的直径小于第一下圆台的直径，第一下圆台上设置有第一通气孔，第一通气孔与第二加速腔相连通。第二样品台包括第二上圆台和第二下圆台，第二上圆台的直径大于采样器第二切割孔径的直径且小于第二采集腔的内径，第二上圆台的直径小于第二下圆台的直径，第二下圆台上设置有第二通气孔，第二通气孔与出气嘴相连通。优选地，进气嘴与第一加速腔的上端通过密封圈相连，出气嘴与第二采集腔的下端通过密封圈相连。优选地，第一加速腔为上宽下窄的漏斗形，第二加速腔为上宽下窄的漏斗形。优选地，单颗粒采样头还包括一个缓冲腔，缓冲腔设置于进气嘴与第一加速腔的上端之间。由上述技术方案可知，本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，由于采用了两级采样结构，可以仅一次采样即可以对同一样品采集到不同粒径的颗粒物。
为更清楚地阐述本实用新型的技术方案和技术效果，
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明。图1是现有技术中单颗粒采样器的结构示意图；图2是现有技术中单颗粒采样头的纵向剖视图；图3是本实用新型中单颗粒采样头的纵向剖视图；其中，图1、图2中，101、进气嘴;102、出气嘴;103、加速腔;104、采集腔;105、采样器切割孔径；106、样品台的上圆台；107、样品台的下圆台；108、采样膜；109、通气孔；110、进气口 ；111、通气管；112、出气口 ；113、气泵；114、开关阀；115、直流电源；116、指示灯；117、电源开关；118、流量计；119、采集头侧壁；120、密封圈；121、单颗粒采样头。图3中，1、进气嘴；2出气嘴；3、第一加速腔；4、第一采集腔；5、第一切割孔径；6、第一样品台的上圆台；7、第一样品台的下圆台；8、第一采样膜；9、第一通气孔；13、第二加速腔；14、第二采集腔；15、第二切割孔径；16、第二样品台的上圆台；17、第二样品台的下圆台；18、第二采样膜；19、第二通气孔。
具体实施方式
下面结合优选实施例和说明书附图对本实用新型进行详细地说明，但本实用新型不限于此。本实用新型的两级式单颗粒采样器包括单颗粒采样头，单颗粒采样头包括进气嘴
1、出气嘴2以及两级采样结构，采样结构包括顺序相连的第一级采样段和第二级采样段。第一级采样段包括第一加速腔3、第一采集腔4和第一样品台。进气嘴I与第一加速腔3的上端通过密封圈相连。第一加速腔3为上宽下窄的漏斗形，并且其下端与第一采集腔4通过采样器第一切割孔径5相连通。第一采集腔4内放置有与第一切割孔径5相对的第一样品台，第一样品台的上端面上设置有第一采样膜8，第一采样膜8位于第一切割孔径5正下方。第二级采样段位于第一级采样段下方，其包括第二加速腔13、第二采集腔14和第二样品台。第二加速腔13的上端与第一采集腔4的下端通过第一样品台底端上的第一通气孔9相连通。第二加速腔13为上宽下窄的漏斗形，并且其下端与第二采集腔14的上端通过采样器第二切割孔径15相连通，第二切割孔径15的直径小于第一切割孔径5的直径。第二采集腔14内放置有与第二切割孔径15相对的第二样品台。第二样品台的上端面上设置有第二采样膜18，第二采样膜18位于第二切割孔径15正下方，第二采样膜18的采样粒径小于第一采样膜8的采样粒径。出气嘴2与第二采集腔14的下端通过密封圈相连。第一样品台包括均呈圆柱形式的上圆台6和下圆台7，上圆台6的直径大于采样器第一切割孔径5直径且小于第一采集腔4的内径，上圆台6直径小于下圆台7的直径，下圆台7上设置有第一通气孔9，第一通气孔9与第二加速腔13相连通。第二样品台包括均呈圆柱形式的上圆台16和下圆台17，上圆台16的直径大于采样器第二切割孔径15直径且小于第二采集腔14的内径，上圆台16直径小于下圆台17的直径，下圆台17上设置有第二通气孔19，第二通气孔19与出气嘴2相连通。利用本实用新型的两级式单颗粒采样器进行采样的过程如下:采样气体由进气嘴I进入第一加速腔3，由于第一加速腔3为漏斗形，采样气体到达第一采样膜8处的流速远大于进气嘴I处气体的流速，加速后的采样气体通过第一切割孔径5打在第一采样膜8上，使单颗粒富集于第一采样膜8上，第一采样膜8采集粒径为10微米的单颗粒，其余气体沿第一样品台的下圆台7上的通气孔9进入第二加速腔13，第二加速腔13比第一加速腔3的加速效果更为明显，高速的采样气体通过第二切割孔径15打在第二采样膜18上，使单颗粒富集于第二采样膜18上，第二采样膜18采集粒径为0.1微米的单颗粒。其余气体沿第二样品台的下圆台17上的通气孔19、出气嘴2排出，进而完成一次对大气单颗粒的两次采样。虽然本实用新型中单颗粒采样头包括两级采样结构，但是并不限于，也可以是三级以上。凡是依据本实用新型的技术实质对采样结构所做的数量上的变化，均属于本实用新型技术方案的范围内。优选地，单颗粒采样头的进气嘴I与两级采样结构之间可以增加一个缓冲腔，缓冲腔设置于进气嘴与第一加速腔的上端之间，以沉淀采样气体中大于10微米的颗粒物。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.一种两级式单颗粒采样器，所述两级式单颗粒采样器包括单颗粒采样头，其特征在于，所述单颗粒采样头包括进气嘴(I)、出气嘴(2)以及两级采样结构，所述采样结构包括顺序相连的第一级采样段和第二级采样段，所述第一级采样段包括第一加速腔(3)、第一采集腔(4)和第一样品台，所述进气嘴(I)与所述第一加速腔(3)的上端相连，所述第一加速腔(3)与所述第一采集腔(4)通过采样器第一切割孔径(5)相连通，所述第一样品台设置于所述第一采集腔(4)内并且与所述第一切割孔径(5)相对，所述第一样品台的上端面上设置有第一采样膜(8)，所述第二级采样段包括第二加速腔(13)、第二采集腔(14)和第二样品台，所述第二加速腔(13)的上端与所述第一采集腔(4)的下端通过所述第一样品台上的第一通气孔(9)相连通，所述第二加速腔(13)的下端与所述第二采集腔(14)的上端通过采样器第二切割孔径(15)相连通，所述第二样品台设置于所述第二采集腔(14)内并且与所述第二切割孔径(15)相对，所述第二样品台的上端面上设置有第二采样膜(18)，所述出气嘴(2)与所述第二采集腔(14)的下端相连。
2.如权利要求1所述的两级式单颗粒采样器，其特征在于，所述第一样品台包括第一上圆台(6)和第一下圆台(7)，所述第一上圆台(6)的直径大于采样器第一切割孔径(5)的直径且小于所述第一采集腔(4)的内径，所述第一上圆台(6)的直径小于第一下圆台(7)的直径，所述第一下圆台(7)上设置有第一通气孔(9)，所述第一通气孔(9)与第二加速腔(13)相连通。
3.如权利要求1所述的两级式单颗粒采样器，其特征在于，所述第二样品台包括第二上圆台(16)和第二下圆台(17)，所述第二上圆台(16)的直径大于所述采样器第二切割孔径(15)的直径且小于所述第二采集腔(14)的内径，所述第二上圆台(16)的直径小于所述第二下圆台(17)的直径，所述第二下圆台(17)上设置有第二通气孔(19)，所述第二通气孔(19)与所述出气嘴(2)相连通。
4.如权利要求1所述的两级式单颗粒采样器，其特征在于，所述进气嘴(I)与所述第一加速腔(3)的上端通过密封圈相连，所述出气嘴(2)与所述第二采集腔(14)的下端通过密封圈相连。
5.如权利要求1所述的两级式单颗粒采样器，其特征在于，所述第一加速腔(3)为上宽下窄的漏斗形，所述第二加速腔(13)为上宽下窄的漏斗形。
6.如权利要求1所述的两级式单颗粒采样器，其特征在于，所述单颗粒采样头还包括一个缓冲腔，所述缓冲腔设置于所述进气嘴(I)与所述第一加速腔(3)的上端之间。
专利摘要本实用新型涉及一种两级式单颗粒采样器，包括单颗粒采样头，单颗粒采样头包括进气嘴(1)、出气嘴(2)以及两级采样结构，采样结构包括顺序相连的第一级采样段和第二级采样段。采用本实用新型的两级式单颗粒采样器对气体样品进行采集，具有一次采样可以采集到不同粒径的单颗粒物的优点。
文档编号G01N1/22GK203037512SQ20132004765
公开日2013年7月3日 申请日期2013年1月28日 优先权日2013年1月28日
发明者杨小阳, 王歆华, 王军方, 何友江, 殷宝辉, 王清利, 刘筱, 陈海, 郭婷, 白志鹏 申请人:中国环境科学研究院