专利名称：扩散取样装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及扩散取样装置或‘剂量计’，其用于气态流体主要是空气中的污染物检测，以及用于该污染物的浓度测量。
背景技术：
现有技术中已经描述了这种类型的扩散取样装置。该装置包括吸收剂，当吸收剂接触气体混合物如室内工作场所中的环境空气时，能够与特定污染物起反应或者吸收该特定污染物。污染物能够通过扩散部朝所述吸收剂扩散，该扩散部可以是气隙或多孔材料的一部分，或者是这两者的组合。通过由吸收剂吸收的污染物，然后根据已知的扩散部的尺寸以及该扩散部中污染物的扩散系数，可以计算空气中污染物的浓度。
在US-A-4158958、GB-A-2078371和FR-A-2621691中描述了已知的扩散剂量计。现有剂量计的问题是它们是作为一种‘黑盒子’制造的。其具有固定的尺寸，因此对每一种污染物来说吸收率都是固定的，即每单位时间吸收的污染物的质量是固定的。
由于测量时间通常是固定的，例如对于工作场所试验是8小时，但问题是吸收率并不适于装置的使用者的试验条件。具有低污染物浓度的环境空气可能需要较高的吸收率，反之亦然。当应用固定的高吸收率时，就存在吸收剂过饱和的危险，而低吸收率可能导致所吸收的污染物保持在检测极限以下。
发明内容
本发明的目的是提供一种模块化扩散剂量计，其在操作中具有更高的灵活性。该灵活性是在不改变外部取样器的几何形状、取样时间和暴露浓度的条件下用同一个取样器选择吸收率和相应的吸收质量。
本发明设计一种如在随附的权利要求中描述的具有吸收率的模块化扩散剂量计。
图1示出了本发明的剂量计，其具有带开口的盖子和第一垫片元件。
图2示出了相同的剂量计，其中提供了包括小孔的垫片。
图3示出了相同的剂量计，其中提供了允许应用两种不同吸收剂的垫片。
图4示出了相同的剂量计，其中提供了具有两个半部的垫片，每个半部具有不同的吸收率。
图5、6和7示出了根据本发明的剂量计的模型。
具体实施例方式
根据Fick扩散定律，已经通过扩散层扩散的气体混合物中的污染物浓度可以用下式表达 其中m是污染物的吸收量(mg)，L是扩散路径的长度(cm)，D是污染物在扩散层中的扩散系数(cm2/s)，A是扩散层的表面积(cm2)，以及t是吸收时间(sec)。当将吸收率Q定义为D·A/L时，上式将变成C0=mQ·t]]>如上所述，在现有的剂量计中，对于特定的污染物类型来说Q是一个常数。吸收量只能通过改变取样时间(t)或者当C0变化时来改变。在本发明的剂量计中，可以为使用者提供一种使吸收率与环境条件的变化相适应的装置，而不用改变装置的外部尺寸。基本思想是提供模块化的剂量计，其中使用者能够更换一个或多个子部分，从而特定部分的使用可产生特定的参数A和L值，由此获得可变的吸收率Q。
图1示出了根据本发明的剂量计的示意图。该剂量计包括外壳1，如图中所示，该外壳是由底板11和竖直的周壁12构成的正方形容器。吸收剂2位于外壳的底部，它是一种合适的能够利用物理或化学反应吸收污染物的材料层。接着在吸收剂上面设置垫片3。该垫片基本上是具有与外壳相同形状的环形部件，其作用是形成构成扩散层(也称为空气区)的气隙4。保护层5位于垫片3的上面，其能够透过污染物，但是阻止对流进入剂量计，从而气隙中的空气基本上保持不受干扰。剂量计由盖子6封闭。该盖子可容易地从装置上拆下。如图1所示的盖子6具有开口7。这样就得到了具有给定的吸收因子Q的剂量计，该吸收因子由扩散长度L和气隙区的表面A的限定。为了运输可以用封闭盖替换盖子6。本发明的优选实施例的盖子具有与外壳的壁重叠的周壁8，由此在侧面封闭剂量计。根据图5至7中的原型图，更清楚地描述了这一方面。
根据本发明，可以用另一具有不同表面区域的垫片替换垫片3。例如，可以使用如图2所示的垫片15，其具有贯通垫片厚度的多个圆柱形小孔10。安装垫片15的作用是减小表面A，并由此改变对特定污染物的吸收率。通过提供一组贯通其厚度的具有变化数量的小孔的垫片，所述小孔可能具有变化的直径，使用者能够为特定的污染物选择合适的垫片，从而产生最佳的吸收率。
图3示出了另一种类型的垫片16，其能够代替前述的垫片3而安装。垫片16具有两个大的开口20和21。该垫片部件适合于结合两个不同的吸收层22和23使用，这两个吸收剂层对应于两个开口，每一吸收剂适于测量不同的污染物。可替换地，图3中的垫片16可以和如图1所示的一种特定类型的吸收剂2一起使用。通过这种方式，吸收剂的两个半部分可通过隔开的气隙4a和4b吸收污染物。在暴露之后，将吸收剂分成两部分，通过应用不同的分析步骤可以单独地对其进行分析。同样可能的是将并排的同一类型的两个吸收剂层和图3的垫片16结合放置。然后在试验之后单独地分析两个吸收剂。所提供的这种类型的垫片16可以具有两个以上的开口。
垫片的一个特殊实施例是在垫片表面的一个半部分上具有一个大的开口25，而在另一个半部分(参见图4中的垫片17)上具有多个圆柱形的小孔10。该垫片可以对剂量计表面的每一子部分以不同的吸收率进行测量。这种类型的垫片可在剂量计上增加另一个尺寸，因为它可以以两种不同的吸收率进行测量，由此可以使用同一吸收剂定量地测量不同的污染物，以及在极其不同的浓度范围上测量同一污染物。当然，垫片17也可以和不同的在每一子部分下面的吸收剂一起使用，由此允许对测量条件进行另一种变化。
除了垫片(3，15，16，17)之外，吸收剂2和保护层5也可以容易地从装置上拆下，并且可以用提供给使用者的一组物项中选出的吸收剂或保护层替换，例如用于使剂量计适合于其他类型的污染物。为此，这些层优选是自支持的，即足够坚硬以便用户能够容易地从装置上取出。最后，提供一组具有不同尺寸的小孔7的盖子6。
因此首先，本发明涉及一种‘成套工具’，其至少包括-外壳1-第一吸收剂2-限定扩散层的厚度L和第一表面区域A的第一垫片3-第一保护层5-具有开口7的第一盖子6此外，该成套工具还包括至少一个或多个优选地具有相同厚度L的附加垫片，每个附加垫片都能替换所述第一垫片，其中每一垫片限定了不同的表面区域，从而每一垫片允许以不同的吸收率进行测量。这样就实现了多吸收率的取样器的构思。
特别地，每一垫片包括多个贯通垫片的厚度的开口，所述开口具有基本上恒定的截面，所述开口限定了表面区域A。在一个垫片中的开口的数量、尺寸或形状与另一个垫片中的开口不同，从而不同的垫片允许以不同的吸收率进行测量。
换句话说，每一垫片以不同的方式划分吸收剂的表面，以允许将吸收剂的不同部分暴露给污染物，从而导致Fick定律的公式中的参数‘A’发生变化。对于给定长度‘L’的扩散路径，以及对于特定的扩散层(优选是空气)，这将导致吸收率Q发生变化(同样处于同一个取样器中，例如当使用图4的垫片时)。
优选地，这组垫片包括一个或多个下面的垫片如图2所示具有多个小孔的垫片，如图3所示具有两个相同尺寸的大开口的垫片，如图4所示的在表面的一个半部分上具有一个大开口而在另一个半部分上具有多个小开口的垫片，后者允许在同一个取样器中以不同的吸收率进行测量。
除此之外，可以增加以其他方式划分剂量计的表面的任何垫片，例如在表面的四分之一上的多个小孔，在另一四分之一上是具有另一直径的小孔，而在表面的剩余部分是一个大的开口。正如本领域技术人员所清楚的，可以应用具有各种尺寸和形状或数量的开口的组合。
根据优选实施例，该成套工具还包括附加的封闭盖，以在测量后代替开口的盖子6，从而能够封闭剂量计并将其带到实验室进行分析，而不用采取其他的措施来确保吸收剂不再暴露在大气中。
代替一种吸收剂，本发明的成套工具可以包括可能具有不同尺寸的不同的吸收剂。例如，可以提供两种不同的吸收剂，每种吸收剂相应于外壳表面的一半尺寸。然后吸收剂可以和如图3或4所示的垫片结合地使用。该成套工具同样包括几个附加的保护层，其能够替换第一保护层。
该成套工具还包括用于标明与特定垫片或垫片的一部分(例如在图4的情况下)相关联的预定吸收率的装置。优选地对于由空气构成的扩散层来说，或者可能地对不同类型的扩散层来说，该装置可以是数值列表，其用于标明成套工具中的垫片或垫片的子部分(例如利用出现在垫片自身上的数字)和相应的吸收率。可替换地，可以在垫片自身上打印上该吸收率。
本发明的剂量计的外壳和盖子必须设计成使得它们能够容易地分开和再装配，同时在外壳和盖子之间通过装置的侧面的泄漏最小。
图5a示出了一种根据本发明的剂量计的外壳的原型。在外壳的外壁中形成凹槽30。在外壳的一侧，在位置31处，该凹槽具有更大的深度，从而有利于拆除盖子。和图5a的外壳一起使用的盖子6如图5b所示。该盖子具有第一凸缘32，其布置成容纳在外壳顶部的周向凹槽33中，以便精确地定位盖子。在竖直的壁上，该盖子具有第二凸缘34，其布置成配合在凹槽30中，并由此在侧面密闭外壳。
为了改进外壳在侧面的闭合，有益的是在外壳的外壁12和盖子的竖直壁8之间应用O形环。为此，如图6a和6b所示的外壳和盖子是合适的。该外壳具有围绕其周边的深槽40，其中容纳有O形环。盖子6的竖直壁8在这种情况下没有凸缘。
图7示出了另一种具有开口外壳50的原型，盖子可以在两侧与该外壳50连接，使得能够吸收加倍数量的污染物。所有图5、6和7的实施例都是“标记(badge)”型，即它们例如可以连接到佩带者的衣服上。为此，它们在外壳的一侧具有连接环60。
外壳、盖子以及垫片部件可由PVC或等同的材料制成。保护层5可以是例如厚度为2mm的疏水聚乙烯层。吸收剂例如是本领域熟知的碳基材料层。
权利要求
1.一种用于装配检测污染物用的扩散剂量计的成套工具，所述成套工具包括外壳(1，50)，放置在所述外壳内的第一吸收剂(2)，放置在所述吸收剂上面、用于限定扩散层的厚度(L)和第一表面区域(A)的第一垫片(3)，放置在所述垫片上面的第一保护层(5)，具有开口(7)的第一盖子(6)，该盖子放置在所述保护层的上面，使得在剂量计周边处封闭装配好的剂量计，所述成套工具还包括至少一个或多个附加垫片(15，16，17)，每一附加垫片都能替换所述第一垫片，其中每一垫片限定了不同的表面区域，从而各垫片允许以不同的吸收率进行测量。
2.如权利要求1所述的成套工具，其中一个或多个所述附加垫片(15)具有贯通厚度的小孔(10)，所述小孔在一个垫片和下一个垫片之间具有不同的尺寸和/或小孔数量不同。
3.如权利要求1或2所述的成套工具，其中至少一个所述附加垫片(16)包括两个同样大小的大开口(20，21)。
4.如权利要求1或2所述的成套工具，其中至少一个所述附加垫片(17)包括位于半个垫片表面上的一个大开口(25)，和位于另一半垫片表面上的多个较小开口。
5.如前述权利要求中的任何一项所述的成套工具，还包括一个或多个附加吸收剂，和/或一个或多个附加保护层。
6.如前述权利要求中的任何一项所述的成套工具，还包括一个附加盖子，该附加盖子是封闭盖。
7.如权利要求1-6中的任何一项所述的成套工具，其中所述外壳具有周壁(12)，每一所述盖子(6)具有一周壁(8)，由此在装配状态下，所述盖子的壁搭接所述外壳的壁，以便在剂量计周边封闭剂量计。
8.如权利要求7所述的成套工具，其中所述外壳(1)包括围绕其周壁(12)的外周边的凹槽(30)。
9.如权利要求8所述的成套工具，其中所述外壳为矩形，所述凹槽(30)在所述外壳的一侧具有更大的深度(31)。
10.如权利要求8或9所述的成套工具，其中每一个所述盖子(6)包括在其周壁(8)的内侧面处的凸缘(34)。
11.如权利要求7所述的成套工具，其中所述外壳(1)包括沿其周壁(12)的外周边具有恒定深度的凹槽(40)，所述凹槽适于容纳O形环。
12.如权利要求1-11中的任何一项所述的成套工具，其中所述外壳(50)适于在该外壳的两侧上容纳盖子(6)。
13.如前述权利要求中的任何一项所述的成套工具，还包括用于标明与所述垫片之一相关联的预定吸收率的装置。
全文摘要
本发明涉及一种用于装配检测污染物用的扩散剂量计的成套工具，所述成套工具包括外壳(1，50)；放置在所述外壳内的第一吸收剂(2)；放置在所述吸收剂上面、用于限定扩散层的厚度(L)和第一表面区域(A)的第一垫片(3)；放置在所述垫片上的第一保护层(5)，具有开口(7)的第一盖子(6)，该盖子设置在所述保护层的上面，使得在其周边处封闭装配好的剂量计，所述成套工具还包括至少一个或多个附加垫片(15，16，17)，每一附加垫片都能够替换所述第一垫片，其中每一垫片限定了不同的表面区域，从而每一垫片允许以不同的吸收率进行测量。
文档编号G01N1/22GK101076715SQ200580038002
公开日2007年11月21日 申请日期2005年11月7日 优先权日2004年11月8日
发明者E·格伦, R·博曼斯 申请人:佛兰芒技术研究所