用于分析样品的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于分析样品的装置

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分析样品的装置和方法


[0001]本专利技术总体上涉及样品的分析
。
更具体地，本专利技术涉及一种利用至少一个非热宽带光源和悬臂增强型光声检测器来分析样品的装置和方法
。

技术介绍

[0002]气态样品的分析在各个领域都很重要，诸如空气质量监测
。
许多不同类型的方法和设备也可用于此目的
。
已知的是，激光器与检测器的组合使用能够以高灵敏度对样品中的化合物进行分析
(
诸如浓度测量
)。
可以使用特定的激光器波长来检测吸收所用波长的光的特定化合物
。
激光器通常与光声检测器一起使用，因为所获得的信号的强度取决于所使用的光的强度，并且激光器可以提供足够的信号强度所需的光功率
。
[0003]基于激光器的方法实施起来费用很高，且另外地，使用可能受到限制，因为一个激光源一次只能允许检测一种化合物
。
因此，如果要检测多于一种化合物，则应当使用多个不同的检测设备
(
或至少多个不同的激光源
)。
[0004]尝试提供使用比激光器更经济的光源来检测气态化合物中的组分的设备，仅展现出中等灵敏度
。
[0005]尤其是考虑到空气质量测量领域，低成本设备提供的灵敏度可能不够
。
此外，常常需要检测空气中包含的多种不同化合物的浓度
。
对空气质量的评估达到令人满意的程度可能需要使用许多不同的设备，这些设备都采用激光器，从而导致组装成本高昂且复杂
。
[0006]提供一种用于分析样品的装置将是有益的，该装置实施起来具有成本效益并且提供高测量灵敏度
。
另外，提供一种可用于检测样品中的多种化合物的装置将是有益的
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是减轻现有技术中的至少一些问题
。
根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于分析样品的装置，该装置包括：至少一个光源，该至少一个光源配置为向样品发射非热宽带电磁辐射；和悬臂增强型光声
(CEPAS)
检测器，该悬臂增强型光声检测器配置为检测该样品对所述电磁的吸收
。
[0008]根据独立权利要求
12
，还提供了一种用于分析样品的方法
。
[0009]可以提供一种用于分析样品的方法和装置，该方法和装置可以比现有技术中已知的那些更通用，并且由于该装置能够检测包含在样品中的多种化合物，因此可以代替多个单独的检测设备的使用
。
[0010]本专利技术还可以用于提供比现有技术中的装置更便宜的装置，并且该装置可以容易地小型化
。
[0011]现有技术中尚未使用可能的低成本光源
(
特别是可以通过例如
LED
和
/
或
SLD
获得的光源
)
与由
CEPAS
检测器提供的高灵敏的检测的组合
。
提供包括生产非相干或宽带电磁辐射的非热光源和
CEPAS
检测器的装置可以提供对样品中不同化合物的增强检测
。
专利技术人认识到，通过这种组合也可以使样品气体中的化合物的检测更具有成本效益并且更加简单
。
CEPAS
检测器的灵敏度使得例如
LED(
或可以在不提供传统激光器的单色且光谱高度集中的功率的情况下使用的其他光源
)
可以用作光源，同时检测的灵敏度保持在足够的水平
。
[0012]甚至在一个或多个光源
(
诸如超连续谱或频率梳激光器
)
比例如
LED
费用更高的实施例中，该装置仍可以为否则将使用多个传统单色激光器的方案提供具有成本效益的替代方案
。
[0013]由于可通过非热宽带光源
(
例如，
LED、SLD、
超连续谱
(
激光器
)
光源或光学频率梳
)
提供的电磁辐射的宽带
(
例如，超过
1THz
的带宽
)
，装置可用于检测吸收不同频率的电磁辐射的化合物
。
[0014]CEPAS
检测器还提供广大的线性动态范围，并因此可用于准确检测样品中浓度或吸光度差异甚至较大的化合物
。
例如，甚至可以用同一装置同时检测
10
‑9至
10
‑3的相对浓度范围内的浓度
。
[0015]与环境气体相关的测量尤其可能涉及对性质和
/
或浓度不同的多种不同化合物的测量
。
本专利技术的实施例可以提供检测不同浓度的多种此类不同化合物的可能性
。
[0016]在一个实施例中，
CEPAS
检测器可以包括适于接收样品的样品室，该样品室包括至少一个开口，例如用于允许电磁辐射进入该样品室的窗口
。CEPAS
检测器可以另外包括传声器布置结构，该传声器布置结构包括布置在样品室中的至少一个孔，所述孔具有与其联接的悬臂，该悬臂配置为可以响应于由于电磁辐射被样品吸收而在样品室中发生的压力变化而移动
。
传声器布置结构可以另外包括用于测量悬臂的移动的测量布置结构
。
悬臂有利地包括硅
。
[0017]装置可以另外包括用于以至少一种频率调制电磁辐射的器件，该至少一种频率可以在
10Hz
至
5kHz
的范围内
。
[0018]装置可以包括用于调制电磁辐射的不同器件
。
用于调制的器件可以包括至少一个光学斩波器和
/
或调制可以包括调制被传递到装置中所使用的至少一个光源的电流
。
[0019]在一个实施例中，装置可以配置为提供电磁辐射的多个离散的或至少部分重叠的单独的光谱，这些光谱可以分成多个不同的通道
。
[0020]在一个实施例中，该装置可以配置为同时检测多种化合物，并且可以提供多个单独的光谱，其中可以对不同光谱的波长进行选择，使得每个波长适合于检测一种或多种特定化合物
。
例如，为了检测至少第一化合物，至少一个单独的光谱可以包括基本上被第一化合物吸收的波长，而至少一个其他单独的光谱可以包括基本上不被第一化合物吸收的波长
。
[0021]可以通过包括专用器件的装置来提供单独的光谱，该专用器件用于通过例如一个光源提供光谱，诸如通过使用一个或多个光学滤波器，或者可以通过使用多个光源来提供单独的光谱
。
[0022]在提供单独的光谱的实施例中，该装置可以另外被配置为以不同的频率调制至少两个单独的光谱
。
有利地，所提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种用于分析样品的装置
(100)
，其中，所述装置包括：
‑
至少一个光源
(102)
，所述至少一个光源配置为向样品发射非热宽带电磁辐射，以及
‑
悬臂增强型光声
(CEPAS)
检测器
(104)
，所述悬臂增强型光声检测器配置为接收所述样品和所述电磁辐射并检测所述样品对所述电磁辐射的吸收
。2.
根据权利要求1所述的装置，其中，所述
CEPAS
检测器包括：
‑
样品室
(106)
，所述样品室适于接收所述样品，所述样品室包括至少一个开口
(108)
，所述至少一个开口用于允许所述电磁辐射进入所述样品室，以及
‑
传声器布置结构，所述传声器布置结构包括
o
至少一个孔，所述至少一个孔布置在所述样品室中，所述孔具有与所述孔联接的悬臂
(110)
，其中，所述悬臂优选地包括硅并且配置为能够响应于由于所述电磁辐射被所述样品吸收而在所述样品室中发生的压力变化而移动，以及
o
测量布置结构，所述测量布置结构用于测量所述悬臂的移动
。3.
根据任一前述权利要求所述的装置，其中，由所述至少一个光源发射的电磁辐射的光谱包括至少
1THz
的带宽
。4.
根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述至少一个光源是发光二极管
(LED)、
超辐射发光二极管
(SLD)、
超连续谱光源或光学频率梳
。5.
根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述装置另外包括用于以至少一种频率调制所述电磁辐射的器件
(120)
，所述至少一种频率可选地在
10Hz
至
5kHz
的范围内
。6.
根据权利要求3所述的装置，其中，用于调制的器件包括至少一个光学斩波器
(002)
，或者所述调制包括调制被传递到所述至少一个光源的电流
。7.
根据任一前述权利要求所述的装置，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：马尔库，
申请(专利权)人：赫尔辛基大学，
类型：发明
国别省市：