冷凝室中形成的液滴的尺寸和纳米粒子的尺寸之间 建立一对一的关系成为可能。运种关系可W被用于通过分析液滴的尺寸来评估纳米粒子的 尺寸。
[0213] 在本发明的装置中的过饱和可通过壁的溫度、装置的部件部分的尺寸和穿过装置 的载气和样气流的流速来控制。运些参数的变化使得技术人员能够选择过饱和的条件。在 过饱和与能够形成液滴的纳米粒子的最小尺寸之间存在众所周知的联系。因此，通过改变 运些参数（例如加热元件3的溫度）的一个或几个来改变冷凝装置的检测下限是可能的。 运在确定纳米粒子的尺寸分布和各种尺寸范围中纳米粒子的比例时是有力工具。它还使能 带有预定检测下限，例如100纳米、30纳米、10纳米或3纳米，或具有可变的检测下限的冷 凝装置的发展。运提供用于制定气溶胶粒子的尺寸的平台，W便获得纳米粒子尺寸分布。
[0214] 还应当认识到的是，设立W给予不同的过饱和的条件的本发明的多个冷凝装置可 W彼此顺序或并联连接。顺序安排使不同尺寸的纳米粒子能够增长为不同尺寸的液滴。如 果第一冷凝室设置比第二低的过饱和，那么较大的粒子在第一室中形成液滴，但较小的粒 子仅在第二室中形成液滴，而先前形成的液滴进一步增长并在尺寸上明显地变得更大。对 于第二和第Ξ室同样如此。因此，多个室使多个液滴尺寸能够形成。运允许纳米粒子的尺 寸分布通过分析液滴的尺寸分布来重新得到，例如通过利用光学粒子计数器。
[0215] 在冷凝室并行安排的情况下，所关注的纳米粒子流被分成几个并行流，并且所述 流被指引至不同的室。室应被设置为不同的过饱和值，W便具有不同的尺寸检测下限。运 使得通过分析在运些室中增长的液滴的数量重新得到纳米粒子数的尺寸分布成为可能。
[0216] 还将认识到的是，改变冷凝装置的溫度和其他参数并因此改变过饱和W及在给定 测量周期期间的检测下限是可能的。运使得累积的粒子尺寸分布能够被获得。
[0217] 根据本发明的另外的实施方式的装置示意性地示出在图8中。在此实施方式中， 该装置包括蒸发室（饱和室）2,其包含由受控电源5供电的加热元件3。加热元件3与多 孔材料6紧密接触，多孔材料6浸泡有工作流体例如半挥发性化合物，其附着于连接到电源 5的溫度传感器4。蒸发室具有入口 1和延伸进入通向冷凝器7的喷嘴22的出口。冷凝器 设置有入口 8,包含所关注的纳米粒子的气体样品可W穿过入口 8被引入到冷凝器中。喷嘴 22延伸进入冷凝器中，W便它打开进入入口 8下游的冷凝器中。冷凝器7配备有出口 11和 冷却元件13。
[0218] 图8的实施方式工作如下。干净的空气（载气）流借助于流生成设备例如累（未 示出）经由入口 1被指引进入饱和室2中。在该室中，加热元件3加热工作流体中浸泡的 多孔材料6W产生蒸汽。包含蒸汽的空气流通过喷嘴22被指引至冷凝器，其中空气流被冷 却，紧接着与通过入口 8进入的包含纳米粒子的未加热的样气流混合。喷嘴22被设计W使 热的蒸汽饱和的空气流传递进入包含纳米粒子的样气流的中屯、，W便热的蒸汽饱和的流由 较冷的样气銷包围。组合的气体流由控制冷凝室7的壁的溫度的冷却元件13冷却。在冷 凝器中，由于热的蒸汽饱和的空气与较冷的样气混合且通过冷凝器7的壁冷却，工作流体 的过饱和发生。因此导致工作流体蒸汽冷凝到空中纳米粒子上并形成约1微米的液滴。运 些液滴经由出口 11被指引至光学粒子计数器并被单独地计数。
[0219] 为了减少粒子损失，喷嘴22和冷凝器7都具有圆柱形对称性，并且喷嘴22W运样 的方式沿着冷凝器7的轴定位，运样的方式为喷嘴的端部向下游延伸超过第二入口 8。运使 得较冷的样气流能够围绕包含蒸汽的载气流来形成。 阳220] 本发明的冷凝装置的优点是，其提供可靠的数据，并且可W被小型化W制定比已 知的冷凝计数器的那些小得多的尺寸。 阳221 ] 在本发明的实施方式的每个中的优选工作流体是半挥发性邻苯二甲酸二甲醋。使 用半挥发性化合物的主要优点是，其导致工作流体的低得多的消耗。已经发现本发明的装 置可工作超过10个月而不需重新填充。 阳222] 流速的选择、饱和室的溫度和所关注的空中粒子被引入室中的方式，通常将根据 粒子的性质及其浓度作出。冷凝器出口 11的流出总量经常是在范围从0.1到41/min。干 净的载气流动占总流量的10-90%。对于邻苯二甲酸二甲醋，饱和室的溫度通常是在范围从 80-15(TC。 阳223] 为了减少加热元件的功率消耗，可W使用薄膜加热器，其连接到可通过工作流体 弄湿的多孔媒质。多孔媒质的一部分的优点是，其是足够长的W与室2的底部处的工作流 体接触。
[0224] 蒸发室2和冷凝室7可由多种材料包括任何金属、玻璃或陶瓷或（对蒸发室而言） 塑料如PTFE来制造，但是优选的使用对空气或其他载气中的氧化是惰性的或稳定的且不 与工作流体发生化学反应的材料或表面处理。耐热玻璃（pyrexglass)、石英、陶瓷和不诱 钢被用于室及其元件的各种变更。 阳225]也将认识到，包含所关注的粒子的样气流可W通过入口1引入，并且干净的空气 经由入口 8引入。对于溫度稳定的粒子如金属粒子，运是优选的。然而，由有机化合物形成 的气溶胶粒子可能会受到由加热元件产生的高溫的影响并应当因此经由入口 8引入。 阳226] 根据本发明的另一实施方式的装置在图10中示出。在此实施方式中，其中蒸发室 具有与图8的实施方式类似的布局，混合室（中间室）25被定位在饱和室2和冷凝器7之 间。混合室由具有中屯、孔口的分隔物24分成下游子室和上游子室。喷嘴22延伸进入上游 子室，并且与喷嘴22对齐的圆柱挡板在上游方向从下游子室的端部延伸。运些元件可W由 与装置的其余部分相同的材料来制造。混合室25和分隔物24可W具有圆柱形对称，或者其 可W在截面上是矩形的。此实施方式使能够实现最低的1纳米的纳米粒子的下检测尺寸。 第Ξ入口 23被提供并且其打开进入圆柱挡板周围的环形空间。 阳227]在此实施方式中，所关注的气溶胶样品被指引进入入口8，并且干净的空气流通过 入口 23引入。混合室使所关注的气溶胶样品流能够夹在包含工作流体蒸汽的载气的中央 核屯、流和由来自入口 23的干净空气形成的外层之间。使用运种类型的装置，发现当夹屯、中 的气体层是是圆柱对称的时，获得最佳结果。
[0228] 延长装置的工作寿命而无需频繁地重新填充工作流体是有利的。可W借助于两个 冷凝单元与从液滴收集并重复利用工作流体的工具的组合来实现重新填充之间的操作寿 命显著比较长，其中液滴已经经过粒子检测器并且其包含空中粒子。运样的组件可W包括 两个冷凝单元和用Ξ通阀的气溶胶流动操作W重导向流动的系统。与运样的组件一起使用 的冷凝装置与上述其他【具体实施方式】略有不同，并且合适的冷凝装置的实施例在图11中 示出。在图11的实施方式中，入口 1接收气体（例如空气），其中是包含从粒子计数器回收 的空中粒子的悬浮微液滴。为了防止回收的空中粒子继续通至冷凝器并因此污染包含所关 注的粒子的样气，多孔媒质26被定位横穿蒸发室中的蒸发室空气流。多孔媒质被选择W便 能够执行两种功能。首先，它必须可由工作流体弄湿，W便在加热时它可W用作蒸汽源，W 及其次，它必须能够作为过滤器来收集含有微粒的微液滴，从而避免污染多孔媒质的下游 区域中的蒸汽。正如上面描述的其他实施方式中，加热元件3定位在靠近多孔媒质的表面 W蒸发沉积的工作流体。然而，加热元件3和多孔媒质26之间的热接触在此实施方式中不 重要，原因在于由穿过入口 1进入室的气体所提供的热效应。
[0229] 从W上应该理解，多孔媒质26应W用蒸发室的壁形成气密运样的方式来定位，W 便穿过入口1所接收的所有气体被过滤并且所有空中粒子都被捕捉。在多孔载体上收集的 工作流体的液滴可W被重新蒸发并作为蒸汽被释放进入多孔载体的下游侧上的蒸发室。 阳230]包括上述类型的两个冷凝装置的组件消耗很少的工作流体或没有消耗工作流体， 并且因此并不需要被重新填充。运样的组件在图12中示出。 阳231] 图12中所示的组件包括每个对应于图11中所示的装置的两个装置27和28W及 光学粒子计数器29。Ξ个Ξ通阀30、31和32和两个开/关阀33和34指引流体的流动W 许可工作流体的再循环。 阳232]图12中所示的组件的功能如下： 阳233]包含所关注的纳米粒子的空气流经由公共入口 35由Ξ通阀30的适当调整吸入一 个冷凝装置（例如装置28)中。当阀34关闭时，在装置中的纳米粒子上形成的微液滴借助 于Ξ通阀31被指向光学粒子计数器29。经过计算之后，微液滴通过Ξ通阀32被指引至其 他装置27。在装置27中，微液滴被收集到多孔媒质上并且被过滤的干净的空气通过打开阀 33穿过出口 35被释放到大气中。因为没有电压施加到加热元件，所W装置27中的蒸发室 仍然是冷的，并因此储存在多孔媒质上收集的工作流体。
[0234]在适当的时间段之后，加热装置27,调整阀的位置，并且允许装置28冷却，W便其 能够收集工作流体的液滴。先前闲置的设备27然后处在工作模式中，并且先前由多孔媒质 捕获的工作流体被加热并蒸发W形成然后与上述气体样品流混合的蒸汽。在经过冷凝器和 粒子计数器后，含粒子和蒸汽的空气流被指引至装置28,其中空气被过滤并且工作流体按 照上述被收集用于装置27。然后重复运个循环。
[0235] 室之间的切换所需的时间可W通过试验和错误凭经验地确定。正常地，只需要在 数百个小时的操作后切换阀。因此，系统需要相对少的能量来操作并且能量可W很容易地 实现。
[0236] 如果有必要，附加的专用气体过滤器可W连接到出口 35和36,W在通过多孔载体 过滤后阻止气体流中残留的工作流体蒸汽。然而，通过使用诸如邻苯二甲酸二甲醋的半挥 发性工作流体，对于大部分应用没有必要使用附加的过滤器，因为半挥发性化合物的蒸气 压非常低。 阳237]在上述实施方式的每个中，冷凝室可配备工作流体传感器，例如填充玻璃毛细管 或露点型传感器（图中未示出）。放置在例如室内的传感器使工作流体的损耗能够被监控。 阳23引图13-16示出用于在本发明的装置中使用的冷凝器的另外的类型。在此实施方式 中，冷凝器具有矩形截面。
[0239]通过使用矩形截面的冷凝器，冷凝室的尺寸可W大大减少。然而，使用一些矩形冷 凝器布局，特别是其中冷凝器的入口和出口是圆形截面的管，有潜在的问题是，在冷凝器中 可能存在流速的非均匀性。运可能导致一些粒子在冷凝器中要花费比其他粒子更多的时 间，意味着在冷凝器中存在粒子的不均匀增长。运反过来可能会导致粒子的数量和尺寸的 测量的不准确。图13-16示出矩形冷凝器，其提供穿过冷凝器的含蒸汽的气体的大体上均 匀的流速。在此实施方式中，提供一对流量分配器，一个连接到矩形冷凝器的任一侧。流量 分配器之一与蒸发室流体连通（例如连接），而另一流量分配器与粒子检测器流体连通（例 如连接）。
[0240] 因此，如图13中所示，矩形冷凝器103配备第一流量分配器102和第二流量分配 器104,运两个都与冷凝器流体连通。用工作流体饱和的热气体（例如空气）经由入口 101 进入第一流量分配器102。流量分配器101被设计用于向冷凝器102供应均匀的流动。因 此，流量分配器102的入口 101端部的对面被闭塞，见图15。在冷凝器103的出口处，第二 流量分配器被连接W减少冷凝器103的出口处流动的非均匀性。气体流动穿过出口 105离 开第二流量分配器。 阳241] 图14显示第一流量分配器101、矩形冷凝器103和第二流量分配器104的相对位 置。 阳242] 图15示意性地显示冷凝器103、流量分配器102和流量分配器104内部的流动气 流的线路。在此实施方式中，沿轨迹106、107和108移动的气块具有大体上相同的速度，并 因此在矩形冷凝器103中具有大体上相同的停留时间，并因此具有形成的大体上相同尺寸 的液滴。 阳243] 停留时间的一致性通过设计流量分配器来实现，使得流量分配器的截面的内部面 积比冷凝器的截面的内部面积充分地大。作为实施例，如果流量分配器的截面