冷凝装置的制造方法_2

文档序号:9556224阅读:来源:国知局
如,在一个实施方式 中,过滤器可W由用于可蒸发物质的多孔载体组成或包括用于可蒸发物质的多孔载体。在 此实施方式中,多孔载体作为过滤器膜,其越过蒸发室的内部延伸,将蒸发室分为上游间隔 和下游间隔。穿过第一入口进入上游间隔的载气可包含微粒杂质,其在载气经过多孔载体 时被除去,而在同一时间多孔载体上的可蒸发物质被蒸发并且蒸汽由过滤的载气带走。因 此,在多孔载体的下游侧上,没有微粒杂质存在。将要认识到的是,所谓的"微粒杂质"表示 除了用来检测和计算的那些的粒子。
[0052] 多孔载体可W采取各种形式并由任意数量的不同材料制成。例如,多孔载体可W 由多孔陶瓷材料或多孔织物如玻璃布、石英纤维过滤石棉或棉织物形成。多孔材料应当在 用于使可蒸发物质蒸发的溫度处稳定,并且当可蒸发物质是液体时,多孔材料应当优选地 可通过物质来弄湿。
[0053] 溫度传感器(例如热电偶)通常布置在蒸发室内用于检测室内部的溫度。溫度传 感器优选地与加热元件热接触或极接近加热元件。溫度传感器可被安排W便其由加热元件 和/或多孔载体包围。溫度传感器通常连接到溫度控制设备。
[0054] 加热元件可W采取各种形式,但在每种情况下,加热元件被布置在蒸发室的内部 并且极接近多孔载体而不是围绕室的外部(正如是已知商业可用的冷凝粒子计数器的情 况)。将加热元件放置在蒸发室的内部的显著优点是,它大大降低了仪器的升溫时间和仪器 的功耗。因此,与已知的CPC所需的10-20分钟达到操作溫度对比,包含本发明的冷凝室的 CPC可W在一分钟内升溫至操作溫度。 阳化5] 更优选地,加热元件与多孔载体直接接触。
[0056] 例如,多孔载体可W围绕加热元件。 阳057] 在一个实施方式中,加热元件包括杆(例如圆柱形杆)部分并且多孔载体围绕所 述杆(例如圆柱形杆)部分。例如,多孔载体可W包括配合在加热元件的杆(例如圆柱形 杆)部分上的套管。运样的构造的形成特别适合当多孔载体由如上文限定的多孔织物形成 时使用。
[0058] 多孔载体(例如套管)可能具有向下悬挂的部分,其在使用中延伸进入可蒸发物 质(当是液体时)的胆存器。
[0059] 加热元件的杆部分可W具有中空内部,加热器线或加热器探针W及可选地热电偶 布置在中空内部。为了确保加热器线或加热器探针与中空杆的内表面之间的良好热接触, 导热填充物可被用来使加热器线或加热器探针和热电偶(当存在时)保持在适当的位置。 导热填充物的实施例包括焊料和其他低烙点合金,W及导热树脂如金属粒子填充的树脂 (例如环氧树脂)。
[0060] 所述第二入口可被安排W便其通向所述蒸发室。
[0061] 所述第二入口可具有延伸进入所述蒸发室中的喷嘴和/或所述第二入口与连通 所述冷凝器的出口孔可W成一直线。
[0062] 所述第二入口与连通所述冷凝器的出口孔可W成一直线并且所述第二入口可具 有比所述出口孔的截面面积小的截面面积。
[0063] 所述第二入口可被安排W便其通向所述冷凝器。
[0064] 所述蒸发室的出口孔可设置有喷嘴,所述喷嘴可延伸进入所述冷凝器中至与所述 第二入口同水平的位置或在所述第二入口的下游的位置。 阳0化]所述装置可被配置使得:
[0066] 所述第二入口可被安排W便其通向所述蒸发室和所述冷凝器之间的中间室;
[0067] 所述中间室可由分隔壁分成上游子室和下游子室,所述壁中的中屯、孔可提供运两 个子室之间的连通,由此所述第二入口通向所述上游子室;
[0068] 第Ξ入口可通向所述下游子室,所述第Ξ入口可连接到过滤气体的供应;
[0069] 喷嘴可被提供,其可从所述蒸发室的出口孔延伸进入所述冷凝器中至所述上游子 室中的一位置,所述位置与所述第二入口可W同水平或在所述第二入口的下游;
[0070] 所述下游子室可包含圆柱挡板,所述圆柱挡板可与所述喷嘴和所述分隔壁中的所 述中屯、孔对齐,并且所述第Ξ喷嘴可通向围绕所述圆柱挡板的空间。
[0071] 冷却工具可被提供W辅助冷却所述冷凝器中气体、蒸汽和粒子的混合物。
[0072] 所述冷却工具可包括用于将空气流指引到所述冷凝器的外部表面上的一个或多 个风扇,例如一个风扇或两个风扇。
[0073] 所述冷凝器可具有比圆筒的表面积与体积比大的表面积与体积比。
[0074] 所述冷凝器可W设置有具有大致扁平的截面的区域。
[00巧]所述冷凝器可具有大体上矩形的截面。
[0076] 所述冷却工具可采用处于与所述冷凝器的外部表面接触的冷却元件的形式。 阳077] 所述冷却工具可包括热电冷却设备或由热电冷却设备组成。
[0078] 所述冷凝器可设置有用于从所述冷凝器的内壁除去冷凝物质的工具。
[0079]用于除去冷凝物质的所述工具可包括沿其长度的部分的全部延伸的一个或多个 引流管,所述引流管可由液态冷凝物能够通过的可渗透壁或膜与所述冷凝器的内部隔开, 所述引流管可具有可连接到累的一个或多个出口W从所述管提取液态冷凝物。
[0080] 所述管可通过借助于一个或多个纵向延伸的可渗透壁或膜在其长度的至少部分 上分割所述冷凝器的内部来形成。
[0081] 所述可渗透壁或膜可设置有将冷凝物从所述冷凝器的内部吸入所述引流管的毛 细管。
[0082] 所述壁或膜可由(a)具有毛细管尺寸<0. 1毫米的陶瓷或不诱钢过滤材料;或化) 多孔材料形成。
[0083] 所述装置可包含用于改变所述多孔载体的溫度和/或所述冷凝器或其部分的溫 度的工具,W便控制所关注的粒子的可检测尺寸下限,并且因此W获得纳米粒子尺寸分布。
[0084] 所述蒸发室的所述入口和出口每个可设置有唇缘或轮缘,当可蒸发物质是液体 时,所述唇缘或轮缘可用作对所述可蒸发物质的泄漏的屏障。
[00化]所述唇缘或轮缘可由延伸进入所述蒸发室的入口管或出口管的端部限定或提供。
[0086] 所述唇缘或轮缘可为1-8毫米高,更优选地为2-5毫米高。
[0087] 包括上述类型的加热元件的蒸发设备被认为是新的并且代表本发明的另外的方 面。因此,在另一方面中,提供用于在冷凝粒子计数器中使用的蒸发器设备,所述蒸发器设 备包括:
[0088] 加热元件,其包括用于安装在冷凝粒子计数器中的蒸发室的壁中的装配部分,W 及杆部分;杆部分被安排W向内延伸进入使用中的蒸发室中;W及
[0089] 多孔载体,其围绕杆部分并与杆部分接触,多孔载体承载或能够承载可蒸发物 质;
[0090]W及可选地保持工具,其用于保持多孔载体在杆部分上的适当的位置。
[0091] 加热元件的杆部分和多孔载体可如上限定。
[0092] 所述杆部分可W是圆柱形的。
[0093] 所述多孔载体可包括配合在所述杆部分上的套管。
[0094] 所述多孔套管可W由多孔织物形成。
[0095] 所述多孔载体可具有在使用中延伸进入液态可蒸发物质的胆存器中的向下悬挂 部分。
[0096] 所述加热元件的所述杆部分可具有中空内部,加热器线或加热器探针W及可选地 热电偶布置在所述中空内部内。
[0097] 导热填充物可用于使所述加热器线或加热器探针和当存在时的所述热电偶保持 在所述中空内部内的适当的位置。
[0098] 所述导热填充物可选自包括焊料和其他低烙点合金W及导热树脂,导热树脂如金 属粒子填充的树脂,例如环氧树脂。
[0099] 保持工具可W包括配合在多孔载体上W使其保持在适当的位置的夹子或穿孔套 管或由其组成。 阳100] 所述加热元件和多孔载体,或所述加热工具,是如在上述所限定的。 阳101] 蒸发室可W改变截面形状并且可W有例如圆形或矩形截面。
[0102] 本发明的装置可设置有第二入口,包含要计数的气体夹带的粒子的样气流穿过第 二入口引入。第二入口可W被布置W便其通向蒸发室,或通向蒸发室和冷凝器之间的中间 室,或通向冷凝器。 阳103] 在一个实施方式中,第二入口被安排W便其通向蒸发室。第二入口可具有延伸进 入蒸发室中的喷嘴。当第二入口位于蒸发室内时,优选地与连通冷凝器的出口孔成一直线, 例如W便入口的纵轴与冷凝器的纵轴对齐。第二入口优选地具有比出口孔的截面面积小的 截面面积;例如第二入口当是圆形时具有比出口孔的直径(当是圆形时)小的直径。在此 实施方式中,不希望受到任何理论的约束,相信的是,样气流或射流当其离开蒸发室时由载 气和蒸汽的同屯、层围绕,当两个同屯、层沿冷凝器移动时,它们的混合产生。
[0104] 在另一实施方式中,第二入口被安排W便其通向冷凝器。优选地,蒸发室的出口孔 设置有延伸进入冷凝器中至与第二入口同水平的位置或在第二入口的下游的位置的喷嘴。 关于运种安排,不希望受到任何理论的约束,相信的是,来自蒸发室的载气和蒸汽的流在其 进入冷凝器时由样气的同屯、层围绕,当两个同屯、层沿冷凝器移动时,它们的混合产生。
[01化]在第二入口通向冷凝器的情况下,样气可W在其进入冷凝器之前用蒸汽部分地或 完全地饱和。在此实施方式中,第二入口可连接到辅助的蒸发室。 阳106] 在另外的实施方式中,所述装置被配置使得: 阳107] 第二入口被安排使得其通向蒸发室和冷凝器之间的中间室;
[0108] 中间室由分隔壁分成上游子室和下游子室,壁中的中屯、孔提供子室之间的连通, 由此第二入口通向上游子室;
[0109] 第Ξ入口通向下游子室,第Ξ入口可连接到过滤气体的供应;
[0110] 喷嘴被提供,其从蒸发室的出口孔延伸进入冷凝器中至上游子室中的一位置,该 位置与第二入口同水平或在第二入口的下游; 阳111] 下游子室包含圆柱挡板,圆柱挡板与所述喷嘴和分隔壁中的中屯、孔对齐,并且第Ξ喷嘴通向围绕圆柱挡板的空间。
[0112] 关于上述安排,不希望受到任何理论的约束,相信的是,来自蒸发室的载气和蒸汽 的流在其离开喷嘴进入上游中间子室时由样气的同屯、层围绕。由于载气/蒸汽和样气的两 个同屯、层经过分隔壁中的中屯、孔进入下游中间室,所W它们由穿过第Ξ入口进入的过滤的 载气的另外的同屯、层围绕。因此,暂时形成有由载气和蒸汽的中央核屯、、包含气体夹带的粒 子的样气的中间层和过滤的载气的外层组成的Ξ层流。气体的Ξ层流然后穿过圆柱挡板的 内部离开中间室,并进入冷凝器中,在冷凝器中Ξ个层的混合发生。
[0113] 在上述实施方式的每个中,在加热的载气、样气、气体夹带的粒子和蒸汽的混合物 沿冷凝器经过时,冷却导致冷凝器内的气体用可蒸发物质的蒸汽变得过饱和,结果是其冷 凝到粒子的表面上。当可蒸发物质是液体时,在粒子上或周围形成液滴,而当可蒸发物质正 常在室溫下是固态时,冷却导致包含或具有粒子的珠的形成。运样,粒子的尺寸有效地从尺 寸低至3纳米增加到尺寸可达到并超过1微米。通过增加粒子的尺寸,使得它们通过光学 粒子检测器如光学粒子计数器可检测。
[0114] 冷凝器通常由高导热的材料形成,并被制作足够长W确保载气、样气、蒸汽和要检 测的粒子的混合物冷却到足W允许可蒸发物质冷凝到粒子上,W使粒子增长到可检测的尺 寸(例如1微米或更大)。冷凝器可W因此采取由诸如侣或不诱钢的金属材料形成的管的 形式。冷凝器的壁和装置的其他部分的厚度可W与实际的一样的薄,但是当存在在升高或 降低的压力(例如在10己)下使用装置的意图时,壁应该足够厚W经得起运种压力。
[0115] 为了辅助冷却冷凝器中气体、蒸汽和粒子的混合物,可W提供冷却工具。
[0116] 在一个实施方式中,冷却工具包括一个或多个风扇,每个用于指引空气流到冷凝 器的外部表面上。在一个实施方式中,存在一个风扇。在另一实施方式中,存在两个风扇。
[0117] 风扇可W是或可W不是空气溫度控制系统的一部分。溫度控制系统
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