用于检测化学或生物物质的装置及用于清洁该装置的方法制造方法及图纸

一种用于检测化学或生物物质的装置（１），包括用于检测这些物质并用于提供关于这些物质定性和定量存在的信息的分析仪器（２），以及用于测定分析仪器（２）和／或此装置（１）污染度的污染传感器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于检测化学或生物物质的装置，其具有分析仪器用于检测这些 物质并用于提供关于这些物质定性或定量存在的信息。此外，本专利技术还涉及一种用于清洁 装置和被包含在装置中的分析仪器的方法。
技术介绍
这种检测装置被用于在机场、建筑物的安检通道等处经常设立的安检门(SSP)。该 装置主要用来检测化学或生物物质，并且尤其用于避免爆炸物的恐怖性袭击。在这类门中， 人或物体暴露在一个或多个鼓风机(air blasts)中，以便分离可能存在于衣服或表面上的 任何爆炸物颗粒，并将爆炸物颗粒传递到通常被构造为离子迁移谱仪(IMS)的检测器中。 在检测器处，这些颗粒会转变为气态碎片_尤其是氧化氮(N0X)，通过它们可以识别爆炸物。在实际操作中，上述系统有高误报率，从而因导致的延迟而引起问题，尤其在乘客 的安检过程中。在这些装置的操作中，检测器被暴露于许多不同气味的物质中，这些物质有 在该类门的内表面上积累的倾向，其中它们可转变为次级物质，从而在很多不利情况下妨 碍了爆炸物痕量的可靠检测。通过检测，显示出薄的水层是通过周围湿度在门的内表面处吸附以及通过分析仪 器内的自身吸附所形成的。此水层，反过来可以相对快速地吸附和聚集电离解的蒸气，这些 蒸气随后又很缓慢地再次释放到周围环境中。在该解吸过程中，在分析仪器中可能形成尤 其是气态no2和/或固体硝酸铵的背景。两种痕量物质都可以负面地影响检测爆炸物的能 力。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供改进的装置用于化学或生物物质的检测，以致于可以 减少或避免用于检测化学生物物质的检测器的失真。该目的和其他目的以及优点可以通过根据本专利技术的方法和装置来实现，其中，除 了检测仪器外，检测装置还包括污染传感器，其被构造为用于测定检测器和/或装置的污 染度。更特别地，本专利技术是基于提供一种在装置内部的传感器的想法，此传感器可测定表 面以及特别是分析仪器的污染度。因此，污染传感器提供信号，通过此信号可确定清洁装置 (特别是分析仪器)的需要。因此可以减少错误的报警，从而可以确定最佳的清洁周期，以 便清洁只是在需要的时候进行。此外，不存在测定结果的进一步失真，以致于传感器在清洁 后还可重复使用。由于水溶性气体吸附在装置或门的壳体上造成的分析仪器的污染可以及 早地被检测到。因此，分析仪器所需的清洁被及早地显示出来。根据本专利技术的一个方面，在装置和分析仪器内部的吸附水层的污染状况分别通过 污染传感器检测，并且产生的问题在解释分析结果期间被说明。根据本专利技术的另一方面，一旦污染传感器的输出信号超过阈值，装置和分析仪器 的内表面的清洁过程就分别被启动。在下文中，根据本专利技术的污染传感器的功能将被详细的描述，该污染传感器设置 在用于检测化学或生物物质的装置内部。这种类型的传感器由比如具有氢化表面的金刚石 晶体组成。一般地，未掺杂的金刚石晶体是绝缘体。然而，已经发现具有氢化表面的未掺杂的 金刚石有P型的表面电导率，这取决于薄的吸附水层的存在。水层的厚度估计大约是lnm。 人们发现表面电导率的数值是吸附水层pH值的函数。反过来，后者(吸附水层pH值)受周 围气体环境中存在的电离解气体或蒸气的影响。因为空气湿度一般能吸附在任何表面上， 人们发现水层中的离解过程可以在任何表面上进行，包括特别是安检门的表面以及同样地 在分析仪器和测定装置的内部；但没有导致同时可测定的效果。吸附水层的存储容量可以通过将HD (氢化金刚石)传感器暴露于不同的酸性和碱 性蒸气中来检测。在该情况下，传感器的反应在两次连续地暴露于HNO3蒸气和NH40H蒸气中 时发生。在前一种情况(暴露于HN03蒸气)下，N02蒸气(亦即活性气体)在该酸中生成， 其以燃烧气体的形式以不同的浓度存在于各个地方。NH3蒸气在后一种情况(暴露于NH4OH 蒸气中)下生成。NH3可作为农业排放的结果存在于周围空气中。此外，NH3与大量存在于 许多气味物质中的胺类是化学相关的。在该情况下，人们发现含酸和含碱的蒸气对HD传感器的电导率有较强的负面作 用。还发现这些蒸气的污染物在吸附水层中的吸附非常快速地发生。在该情况下，传感器 信号的回复非常缓慢地进行，这可以通过回落到接近中性点(ph = 7)的信号来识别。结束暴露之后的缓慢衰减可以通过溶解过程中伴随的NCV离子的水合作用(水合 作用=围绕no3-中心离子形成排列的水偶极的配位层)来解释。该水合作用使得被吸附的 NO2的再蒸发变得很困难。就门的表面来说，这意味着，以低浓度存在于环境中的NO2在吸 附在表面上的水层中积累，并在将来的较长时间内可再次释放出来。因此，相似的考虑同样 适用于NH3暴露的情况。尤其是，NH3的吸附再次非常快速地发生，并且相反地，其释放非常 缓慢地发生。在NH3暴露后传感器电阻再次接近传感器基础电阻(base resistance)这个 事实说明了中和效果。使用其他物质的进一步研究显示会发生作为物质的函数的不同强度的反应。总的 来说，研究表明，在爆炸物检测中存在no2的情况中和在胺类气味物质的情况中，特别强的 反应将是可预期的。不同强度的反应可以通过如下三个参数的可变性来解释各种液体的 蒸气压、蒸气在传感器表面上的液体电解液中的溶解度以及在被吸附的水层中发生电离解 的容易度。在下文中，表1显示了蒸气压、溶解度和不同蒸气在水中的离解能力。表1 蒸气压、溶解度和不同蒸气在水中的离解能力 传感器优选有具有水膜的半导体表面，水膜的pH值是可测定的，并且这些物质是 可以离解在水膜中的。水膜的PH值可以通过离解而改变，在该情况中，产生向半导体内的 电荷转移，以致传感器被构造为PH传感器并被用作阈值传感器。该装置具有转换器，其被 构造用于测定半导体中的电荷转移。这种转换器也被称作变流器(converter)，其独立于接 收信号的物理量提供电压，该电压与测定量有已知的或可确定的相关性，使得信号可被进 一步处理。在目前的情况中，转换器被构造以允许向半导体内的电荷转移的测定，使得电荷 转移的改变通过变流器(转换器)测定。因此，测定装置或门的污染可从传感器上读出或 从连接的读出装置上读出。根据本专利技术的检测器和/或传感器优选构造为HD传感器，并有金刚石晶体，该金 刚石晶体有具有表面电导率的氢化表面。该装置可被构造为比如安全门或门的组成部分， 用于检测人和/或物体上的物质。特别地，这种装置适用于装备机场或与安全相关的建筑 物上的安全门，以便检查出携带化学或生物物质的人。本专利技术还提供一种清洁化学或生物物质检测装置及被包含在其中的分析仪器的 方法。根据本专利技术，需要清洁装置(和被包含在其中的分析仪器)的时间点通过利用污染 传感器的测定来检测，并作为信息被提供。用于检测时间点的测定是通过PH值的改变进行 的。当分析仪器或装置的污染达到清洁所需的值时，通过污染传感器提供的信息，清洁的时 间点以及清洁周期的时间段可能是成比例的。因此能排除错误报警的出现，因为当使用如 本专利技术所述的方法时，可能引发错误报警的污染度将不再会达到。因此，在下文中，描述了 一些用于清洁表面的方法，用于减少或防止分析仪器以及门或装置上的干扰物质。一种清洁方法利用了表面水分的热蒸发，该热蒸发也可以是热加速的，从而将溶 解物质驱出被吸附的水层。已知表面水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测化学或生物物质的装置，所述装置包括：分析仪器，用于检测所述物质并提供关于所述物质定性或定量存在的信息；以及污染传感器，用于测定所述分析仪器或所述装置的污染度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：格哈特米勒，安德烈亚斯赫尔维希，约翰戈贝尔，
申请(专利权)人：欧洲宇航防务集团德国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]