手持式氣體檢測器和氣體檢測方法

2023-10-08 06:07:44 3

專利名稱：：手持式氣體檢測器和氣體檢測方法
技術領域：
：本發明涉及用於檢測氣體試樣中目標氣體的存在性的氣體檢測器裝置和方法，尤其涉及用於檢測空氣試樣中毒性工業化學物質的氣體檢測器裝置和氣體檢測方法。
背景技術：
：用於檢測氣體試樣中特定氣體物質("目標"氣體)存在性的氣體檢測器很長時間以來使用由於和目標氣體反應而在其一個或多個光學性質方面發生變化的傳感器材料。所述氣體檢測器的代表是那些公知為由DragerSafetyAG&Co.KGaA，Luebeck,Germany製備和銷售的"Dr紹er管子"的設備。在典型實施方式中，傳感器材料沿著適當形成在外殼中或基板上的封閉傳感通道分布。例如，傳感器材料可以採用沿著基板中的溝槽設置的細長型條的形式，或者作為管狀構件的帶塗層的襯裡。氣態試樣可以在一段時間內定時計量加入到通道中，或者以固定體積引入。隨著氣態試樣通過所述通道前行，在試樣中存在的任何目標氣體逐漸和傳感器材料化學反應。目標氣體和傳感器材料之間的該相互作用導致傳感器材料的一種或多種光學性質發生變化。傳感器材料顯示出所述改變的光學性質的物理範圍(例如，沿著所述通道的距離)因此可以用於提供試樣中目標氣體濃度的度量。採用光度測量設備比如分光光度計，該距離能夠很容易地確定。通過圖1A-1D所示的程式化示意圖，可以理解這種典型現有技術實施方式的操作原理。在圖1A-1D中，傳感器材料S設置成細長條的形式，在傳感通道C的/人通道進口I到通道出口E的預定部分內延伸。初始(未反應的)傳感器材料S所示為斑點狀的(stipled)。含有未知濃度的目標氣體T(所示為點)的氣態試樣G在通道C的進口I處引入。隨著蔓延通過通道的試樣T的體積增加，傳感器材料S的表面的越來越多的面積逐漸暴露於目標氣體T，直到在該區域中的基本所有的可獲得的傳感器材料和所述氣體反應。因此，由於和目標氣體T的化學反應，傳感器S的越來越多的面積逐漸改變它的至少一種光學性質(例如，反射強度)。光學性質的這種逐漸變化在圖1B-1C中通過網;f各區不斷增加的密度和面積來示出。最終，反應過的面積內的傳感器材料s變得飽和，光學性質不進一步發生變化。最終，在試樣G的全部體積橫過通道的所有範圍之後，測量顯示出所述變化的光學性質的傳感器S的長度L。由該長度L(圖1D)確定目標氣體T在試樣G中的濃度。從上述內容應該理解的，由於目標氣體的濃度對照傳感器材料的具有所述改變的光學性質的部分的物理範圍校準，所以已討論類型的現有技術氣體檢測器要求所述傳感器材料佔據通道長度的相對大的範圍。這要求物理空間。而且，受測試樣的整個體積必須;故賦予如下才幾會即，範圍之前，試樣的整個體積有機會橫過通道的整個長度。這耗費了時間。這兩個要求都理解為不利的。相應地，相信需要有能夠快速檢測多種氣體並快速提供結果的相對緊湊型氣體檢測器裝置。特別需要能夠手持的這種檢測器。
發明內容在一個方面，本發明涉及氣體檢測器，其包括(a)至少一種光學性質由於和目標氣體反應而變化的預定量的傳感器材料，和(b)可操作以測量所述傳感器材料的所述至少一種光學性質的強度的光度測量設備，所述反應使得在至少一種光學性質的強度大小和氣體試樣中目標氣體的濃度之間具有一對一關係，由此，可以由預定體積的氣體試樣通過給定面積的傳感器材料之後所述至少一種光學性質的強度測量大小，來確定氣體試樣中目標氣體的濃度。在一個特定實施方案中，氣體檢測器包括檢測器盒，所述檢測器盒包括基板，在基板上連接著兩種或更多種傳感器材料，每種具有至少一種由於和目標氣體反應而變化的光學性質。傳感器材料可以是相同或不同的材料。每種傳感器材料的反應使得在至少一種光學性質的強度大小和氣體試樣中目標氣體的濃度之間存在一對一的關係，由此氣體試樣中每種目標氣體的濃度可以由在預定體積的氣體試樣通過給定面積的各種傳感器材料之後所述至少一種光學性質的強度測量大小來確定。檢測器進一步包括空氣採樣系統，以將空氣試樣提供給檢測器盒和光度測量設備以測量每種傳感器材料的所述至少一種光學性質的強度變化。提供了顯示器，用於根據每種傳感器材料的所述至少一種光學性質的強度變化大小來向觀察者顯示氣體試樣中目標氣體的濃度。在另一方面，本發明涉及用於檢測氣體試樣中目標氣體的方法，包括如下步驟(a)將其中具有目標氣體的氣體試樣和給定面積的傳感器材料接觸，所述傳感器材料具有至少一種由於和目標氣體的反應而變化的光學性質，所述傳感器材料的所述反應使得至少一種光學性質的強度大小和氣體試樣中目標氣體的濃度之間存在著一對一的關係，由此，可以通過預定體積的氣體試樣通過給定面積的各個傳感器材料之後所述至少一種光學性質的強度測量大小來確定氣體試樣中目標氣體的濃度；(b)測量所述傳感器材料的所述至少一種光學性質由於和所述目標氣體接觸而發生的變化；和(c)由預定體積的氣體試樣通過給定面積的傳感器材料之後所述至少一種光學性質的測量強度大小，來確定目標氣體在所述氣體試樣中的濃度。在本發明的裝置方面和方法方面，本發明都可以通過如下來實施將多種不同的傳感器材料(每種和不同的目標氣體具有反應性)設置在其中每種傳感器材料和氣體試樣中的目標氣體反應性接觸的位置中。本發明的裝置和方法特別用於檢測空氣試樣中毒性工業化學物質。優選地，氣體檢測器是手持式氣體檢測器。從下面的詳述結合附圖能更充分地理解本發明，所述附圖是本申請的一部分並且其中圖1A-1D是程式化的示意圖，示出了所述典型現有技術氣體檢測器的操作原理；圖2是程式化的示意圖，示出了根據本發明的氣體檢測器裝置的基礎結構元件；圖3A-3D是程式化的示意圖，示出了根據本發明的氣體檢測器裝置和氣體檢測方法的操作原理；圖4是示意圖，示出了圖3A的傳感器材料的所述光學性質的強度變化(縱坐標)和在不斷增高濃度的試樣氣體中的暴露(橫坐標)的關係圖，如圖3B和3C所示；圖5是採用本發明原理的手持式氣體檢測器設備的優選實施方式的高度程式化的分解透視圖6是在本發明的氣體檢測器中使用的基板的表面的放大平面圖7是沿著圖5的剖面線7-7截取的盒模塊的剖面圖8是由圖5所示的檢測器設備的電子模塊中的計算機執行的計算;t幾程序的流程圖9A-9C的結構示出了可用於將傳感器分子結合到高表面積氧化矽顆粒的連接性化學物質；和圖10是實施例的反射強度減少值和時間(通過照相機幀數表示)的關係圖。具體實施例方式在下面的詳述中，在所有附圖中相似的附圖標記表示相似的元件。圖2是程式化的示意圖，示出了根據本發明通常用附圖標記10表示的氣體檢測器的基礎機構性和功能性元件。檢測器10包括在其中形成有流動通道14的基板12。流動通道14具有進口15和出口16。傳感器材料片18位於基板12上沿著通道14的預定位置處。圖3A-3D示出了所述傳感器材料片18的放大示意平面圖。片18可以佔據通道14表面積的全部或一些預定部分，或者通道14的體積的全部或一些預定部分。片18飽和預定量的可用於反應的傳感器材料，其基本均勻地分布在所佔據的通道14的表面上。片18中的傳感器材料可以是在暴露於不同濃度的預定目標氣體時通過改變其至少一種光學性質而反應的各種材料的任一。例如，片18中傳感器材料吸收或反射光鐠的紫外、可見或紅外區中的一種或多種波長的能力(所述能力通過從所述材料反射的輻射強度來表明)，是所述材料的可以快速檢測的光學性質。其它有用的光學性質包括但不限於螢光或化學發光反應性。在先前討論的現有技術檢測器中使用的材料可用作本發明的傳感器材料(一種或多種)。如同將研究的，分布在片18的面積上的預定量傳感器材料經選擇使得當傳感器材料暴露於氣體試樣中的目標濃度範圍的目標氣體時在所述傳感器材料中發生反應。在優選情況下，所述片的尺寸設計使得除了較少量的(minor)局部變化之外，反應在所述傳感器的所述面積的基本整個表明上基本均勻地發生。目標氣體和傳感器材料之間的反應使得至少一種光學性質的強度大小和目標氣體在氣體試樣中的濃度是一對一關係。因此，目標氣體在氣體試樣中的濃度能夠通過如下確定在預定體積的氣體試樣通過給定量的傳感器材料之後，由所述至少一種光學性質的強度的測量大小來確定。一般由附圖標記20表示的光度測量設備經設置以檢測傳感器材料的所述光學性質(例如，反射強度)的強度變化。光度測量設備20包括源22,其經設置以將一種或多種所選波長的詢問輻射(interrogatingradiation)導向片18。實際上，如同將研究的，可能合意的是釆用在波長i普內的詢問輻射(interrogatingradiationoveraspectrumofwavelengths)。例如，可能合意的是採用如下波長或波長範圍在片和目標氣體反應時，所述光學性質針對所述波長或波長範圍顯示出最大強度變化。從片18反射的輻射在合適的電子成像設備24比如電荷耦合二極體陣列中產生電子圖像18，。在線26上生成源自電子圖像18，並且代表從片18的反射強度的電子信號。反射的強度信號26通過比較器28和線30上的參比強度信號比較。參比強度信號可以源自在早於目標分析時間之前的時間(比如在和目標氣體的初始反應之前的時間)測量的所述傳感器材料。在線34上從比較器28產生代表在預定體積的氣體試樣通過給定量傳感器材料之後強度測量大小的信號(和所述參比強度信號比較)。線34上的信號用於尋址將目標氣體的濃度和測量的強度建立關聯的校準值列表。所述表存儲在存儲器36中。表明試樣中目標氣體T的濃度的信息在監視器或其它顯示設備38上顯示給觀察者。結合圖4參見圖3A-3D可以更充分地理解氣體檢測器IO的操作原理。在將含有一些濃度的目標氣體T的預定體積氣體試樣G引入到通道14中之前，傳感器材料片18看起來可以如圖3A所示的那樣。所述初始傳感器材料片18的預定光學性質(例如，反射強度)具有某一初始值(例如，100%)。該光學性質的大小在圖4的針對該初始條件(也即，目標氣體的濃度為0)的點A處定量表示。假定該初始傳感器材料片18(圖3A)暴露於含有第一濃度d目標氣體的預定體積氣體試樣。在此濃度，僅僅一部分可用於反應的傳感器材料和目標氣體反應。這通過在傳感器材料的表面面積的增加的陰影來大致表示(圖3B)。由於和目標氣體的該反應，傳感器材料的反射強度變小(例如，至70%;如圖4中點B中所示)。但是，如果該初始傳感器材料片18(圖3A)暴露於含有第二更大濃度C2的目標氣體的相同預定體積的氣體試樣中，更大部分的可用於反應的傳感器材料會和該濃度的目標氣體反應。這通過圖3C中的在傳感器材料的表面面積上的陰影來大致表示。所述更大濃度C2的目標氣體會增加反應程度，如同傳感器材料的表面面積的增加的陰影所示。結果，從傳感器材料反射的輻射強度減小(例如，至55%,如圖4中的點C所示)。如果該初始傳感器材料片18(圖3A)暴露於含有足夠高濃度C3的目標氣體的相同預定體積的氣體試樣中，所述片中的所有可用到的傳感器材料會和目標氣體反應。這通過在傳感器材料上的全部陰影(圖3D)大致表示。從傳感器材料反射的輻射強度會逐漸減小到最小值(例如，至42%,如圖4中的點D所示)。由於傳感器在濃度C3處飽和，所以將初始片18(圖3A)暴露於更高濃度Q或C5會產生基本相同的效果(圖3D),在反射強度方面沒有另外的減少(圖4中的點E和F)。在圖4的包含點A-D的區域中，應該能夠觀察到在測量強度和預定體積氣體試樣中的目標氣體濃度之間存在著一對一對應關係。本發明利用了這種一對一對應關係。"一對一對應關係"意味著存在著和每一強度值相關的獨一無二的特定的目標氣體濃度值。應該注意的是，雖然為了討論所示的光學性質(強度)變化基本上成線性，但是所述線性關係並不是必需的。在圖4的包含點D-F的區域中，在目標氣體的濃度範圍內出現相同的強度值。圖4的曲線的這一區域代表現有技術用來檢測目標氣體濃度的傳感器區域的^1和區域。應該認識到，圖3和4的前面討論是基於實際觀察強度給出的。但是，對於給定傳感器材料、目標氣體和光學性質而言，強度可能出現增加或下降並可用作所述曲線的基礎。如果強度觀察值的減小(下降)用作度量標準，那麼圖3A會表示0下降。圖3B會表示30。/。下降，圖3C會表示45%下降，圖3D會表示58。/。下降。根據本發明，將預定體積的氣體試樣通過給定量傳感器材料而產生的光學性質強度變化大小，對照目標氣體在預定體積氣體試樣中的已知濃度進行校準。存儲器36中儲存了將目標濃度和強度下降建立關聯的校準值的表格。隨後，在使用中，所述給定量傳感器材料的該光學性質的變化可用於確定相同預定體積氣體試樣中目標氣體的未知濃度。需要相對小面積的傳感器材料和相對短的時間。這使得體現本發明的檢測器10以緊湊的、優選手持式設備形式實施，並有效地在相對短時間內提供目標氣體濃度的指示。-o-O-o-圖5示出了通常用附圖標記IOO表示的手持式氣體檢測器設備的實施方式的高度程式化的分解透視圖，體現了結合圖2-4描述的本發明的功能元件和操作原理。和圖2中的那些相對應的結構和功能元件通過相同附圖標記表示。應該認識到，圖5所示的手持式氣體檢測器設備為了方便構造和/或使用可以以任何方式改變。檢測器設備100包括由任何合適材料比如耐久性塑料製備的外殼102,由此所述^f企測器100可以用於惡劣的環境比如工廠底^1中。如同圖5中所示圖示的，外殼102的尺寸經設計以方便地抓握在使用者的手H中。外殼102具有於其中形成的凹槽106A-106E,用於接收在^企測器100中包括的各種功能模塊。檢測器100的主要功能元件如早前所述是基板12。基板12可以優選由矽形成，但是可以使用任何合適的聚合物、玻璃或者其它材料。基板12具有形成於其中的一般用附圖標記14表示的一個或多個通道。在圖5-7所示的實施方案中，基板12具有於其中形成三個通道14A、14B和14C的網絡。可以在基板12上提供任何方便數目的通道14。每個通道通過任何常規微製備技術比如光刻法製備。優選地，通道14A、14B和14C通過蝕刻矽基板製備。最佳如圖6所示，每個通道14A、14B和14C具有各自的進口15A、15B和15C和對應的出口16A、16B和16C。每個通道14A、14B和14C具有設置在通道進口和出口之間的各自檢測區域117A、117B和117C。每個通道的檢測區域117具有一個或多個片18,所述片每個包含預定量的傳感器材料。如同特別示出的那樣，通道14A包括僅僅單一片18A，而通道14B和14C分別包含兩個片18B-1、18B-2和18C-1和18C-2。可以在給定通道中提供任何方便數目的片。傳感器材料片18可以以任何所需形式設置。在一個給定通道內設置的不同傳感器材料的片可以和各自不同的目標氣體反應。和給定目標氣體成反應性的特定傳感器材料片可以放置在相同或不同通道中，由此檢測不同濃度範圍的同一目標氣體。在所述情況中，傳感器材料可以包含不同數目的反應位點。還應該注意的是，如果用於不同濃度範圍的傳感器材料設置在相同通道中，在校準下遊片(一個或多個)中必須進行某種適應(accommodation)以考慮目標氣體和位於給定片上遊的片之間的反應。或者，不同傳感器材料的片(每種和同一目標氣體具有反應性)可以設置在不同通道中，由此檢測同一目標氣體的不同濃度範圍。每個片8承載著預定量的可用於反應的傳感器材料。傳感器材料在它佔據的通道內基本均勻分布。可以通過連接到高表面積微顆粒或納米顆粒(氧化矽，例如)來進行具有合適靈敏度的檢測，使所述傳感器材料可用於反應。所述高表面積結構可以是氣溶膠、微米或納米氧化矽或其它氧化物材料的粘土輔助團聚體。在圖9A-9C中示出了可用於將傳感器分子結合到高表面積氧化矽顆粒上的連接性化學物質的實例，其中黃色標記染料，對-乙氧基苯基-重氮-oc-羥基萘酸(PEN),連接到高表面積氧化矽顆粒上。PEN的結構顯示在圖9A中。如圖9B所示，PEN通過延伸脂族鏈並用SiCb封端所述鏈來改性。這種改性保留基礎電子結構和反應化學物質不變。改性的PEN分子然後和高表面積氧化矽接觸。改性的PEN分子的氯代矽烷基團和高表面積氧化矽表面上的OH基團的氬反應，以將PEN分子結合到氧化石圭上，如圖9C所示。應該認識到，雖然顯示的為基本矩形的構造，但是傳感器材料片(一個或多個)18可以顯示出和其中放置所述片的特定通道相一致的任何所需形狀。典型地，傳感器材料片18顯示出一個毫米左右或更小的平面長度和寬度尺寸。優選地，片尺寸為五十(50)到一百(100)微米範圍。每個通道進一步包括各自的預處理區U9A、U9B和119B。預處理區域設置在該通道的斥全測區117和通道進口15的中間。預處理區119A-119C含有各自的填料或反應性材料122A-122C，所述填料或反應性材料有效地去除氣態試樣中的會干擾通道中傳感器片性能的任何氣體。在所示的設置中，每個通道在其進口15處和進口歧管124連通。進口歧管連接到試樣供應管線125，如圖5所示圖示給出的那樣。每個各自通道的出口端連接到出口通路126。出口通路126通過在外殼102內提供的通風開口126V通風。每個通道可以配有各自的進口和/或出口是在本發明的考慮之內。也應該理解的是，雖然每個通道的檢測區示出的為基本線性的並且預處理區示出的為彎曲的，但是通道的各個區以及通道整體可以呈現出任何所需的構造。如圖5和7中所示，基板12承載在一次性的盒模塊128中，所述才莫塊自身可以可拆卸地插入到外殼102的凹槽106A中。在替換性實施方案中，盒模塊128可以表面安裝在檢測器外殼102的接納區域上。在任一種情況下，考慮了在使用之後用過的盒模塊從外殼中取出並針對後續測試採用新的盒。如圖7所示，基板12以任何方便的方式固定在盒;f莫塊128的基座128B上。盒模塊的蓋子128C接觸基板12的表面12S以使其中的通道14互相隔開。盒模塊128的整體尺寸典型地為大約1平方英寸(6.45平方釐米)。待測試是否存在目標氣體的氣體試樣通過安裝在外殼102中的凹槽106B中的採樣模塊132(圖5)收集並送到基板12。採樣模塊132包括計量泵132P,所述計量泵將氣體試樣(例如，環境氣體)供給檢測器盒模塊128中的試樣供給管線125。從該處，氣體試樣傳遞到基板12上的進口歧管124。採樣模塊132包括過濾器元件132F,所述過濾器元件的尺寸經設計以消除大於預定閾值的顆粒，比如大於50-IOO微米的顆粒。通過將氣體試樣連續計量加入到檢測器盒模塊128中，預定體積的氣體試樣被引入到所述盒中。通過計量加入預定的時間，可以引入預定的固定體積。採用光度計模塊136測量基板121上的傳感器材料(一種或多種)的片18的光學性質的強度。光度計模塊136容納在外殼102內的凹槽106C中。光度計模塊136包括有效地將詢問輻射通過準直透鏡138導向基板12的源22。特定的傳感器材料通過反射不同波長光來對特定目標氣體的存在做出響應。從基板12反射的光通過會聚透鏡(collectionlens)142收集。從每個各個片18A、18B-1、18B-2、18C-1、18C-2反射的光成像在電子成像設備24比如電荷耦合二極體陣列24的預定區域18A，、18B-l，、18B-2，、18C-1，、18C-2，上。電子成像設備24的表面上的和給定傳感器材料片對應的每個成像後區域18，可以包含任何預定數目(一個或多個)像素位置。為了包括據信是檢測各種可能的目標氣體必需的光譜，源22可以採用多個發光二極體實施，每個二極體用預定波長光照射基板。源自電子成像平面的這些各個區域的信號代表從基板上相應的傳感器材料片反射的光強度。或者，在全範圍源22和電子成像設備24之間的光路中插入濾光碟。特別而言，濾光碟插入在基板的表面上的片18和成像設備24之間的反射光路中。多個發光二極體或者濾光碟的使用增強了反射信號的信噪比。代表給定傳感器材料片18的信號可以基於來自電子成像設備24上的和給定片]8對應的像素位置(一個或多個)的強度值總和。所述衍生的信號施加到電子模塊148上。電子模塊148容納在外殼內的凹槽106D中。電子模塊148包括根據程序操作的計算機，以實現結合圖2討論的由功能元件28-36執行的功能。圖8示出了由電子^t塊148內的計算機執行的電腦程式160的流程圖。如前面所述，合意的是用波長譜的輻射來詢問傳感器材料(一種或多種)的片。該程序的功能框162-172表示執行來在M個波長範圍內檢測氣體試樣中的感興趣的目標氣體的方法步驟。在所述M個波長的每一個處的來自每個初始片的背景強度用於定義參比光語，反射強度和所述參比光語進行比較。該程序在所述M個波長上循環，從而將反射強度譜和所述參比譜進行比較以評價目標氣體(一種或多種)在試樣中的濃度。電子模塊148的輸出施加到人接口上或者容納在凹槽106E中的顯示器38上。實施例通過下列實施例，可以理解將濃度和強度變化建立關聯的校準值表的形成。對應於實施例的結構元件和功能元件的圖5-7中的附圖標記，用括號表示。矽晶片(12)經溼蝕刻以在其中提供IO個通道(例如，14A)。該晶片直徑為100毫米(100mm),厚度為二分之一毫米(0.5mm)。每個通道是大約90毫米(90mm)長，四毫米(4mm)寬，深度為十分之四毫米(0.4mm)。玻璃蓋(128C)經過金剛石點加工以形成針對每個通道的進口訪問孔。在晶片中形成所有通道共同的進口歧管。每個通道具有獨立的出口埠。傳感材料片(18)設置在一個目標通道中。所述傳感材料獲自由DragerSafetyAG&Co.KGaA,Luebeck,Germany銷售和製備的密封氨2_50ppmDragerCMS管。蓋在升高的溫度陽極式結合到晶片表面上以密封所述通道。採用可獲自UpchurchScientificIncorporated,OakHarbor,Washington98277的NanoportTM壓縮適配件來提供合適的進口和出口適配^f牛。檢測器安裝在六十乘六十釐米(60cmx60cm)的光學平臺上，用以前獲自BauschandLomb,Incorporated,Rochester,NewYork的31-35-30可見光源(22)照射。獲自Photometrix,Tucson,Arizona85706的PhotometrixQuantixKAF1600熱電冷卻式電荷耦合二極體(CCD)設備用作電子成像設備(24)。會聚透鏡(142)用於將圖像會聚在CCD上。獲自NikonUSA,Melville,NewYork11747的一百零五毫米(105mm),f/2.8AFMicro-NikkorTM用作所述會聚透鏡。氣體管線連接到針對基板上的進口歧管的壓縮適配件上，並連接到針對基板上每個通道的出口適配件上。針對每個通道的出口適配件連接到可獲自VarianIncorporated,PaloAltoCalifornia94304的VarianDS102真空泵上。將一(1)升供給正壓室(supplyplenum)連接到進口歧管上。所述一升(1L)正壓室用氮氣吹掃，排空至低於三(3)Torr的基礎壓力，進行三次。所述歧管回填上十八(18)Torr的百萬分之一百份(1OOppm)氨在氮中的混合物，並加入純氮氣使歧管中的總壓力為八百五十(850)Torr,對應於氨在氮氣中的有效濃度為百萬分之二份(2ppm)。通過傳感器通道的流速典型地為二分之一(0.5)Torr-升每秒鐘(TL/s)。圖像以十二(12)位灰度記錄。照射強度、透鏡的光圏數(f-st叩)、和CCD的曝光時間經過調整，以獲得最大記錄強度接近全量程一半的圖像。在開始從照相機獲取圖像之後，正壓室打開，每兩(2)秒鐘進行0.35秒鐘的暴露。在獲取了三十幀(大約1分鐘)之後，關閉所述正壓室。在實驗時間內(由照相幀表示)對於位於傳感材料進口端的各個像素，測量反射強度相對於初始強度的減少。結果列在下表中。表tableseeoriginaldocumentpage15圖10是表格中數據的曲線。由於在大約十(10)秒內基本達到飽和，所以在圖10中但J又示出了初始的5幀。數據點I的強度的計算如下如果初始強度是二分之一全量程(其中全量程是212=4096),那麼減少90個像素對應於初始強度的百分之九十六(96%)。數據點I表示在兩(2)秒鐘後通過試樣的數量Q的氨導致強度下降九十(90)個單位。數量Q是大約3.5xl(^分子氨(目標氣體)。數據點II表明在四(4)秒鐘後通過試樣的數量2Q的氨導致強度下降三百二十020)單位[初始強度的百分之八十四(84%)]。數據點III、IV和V分別表明在六(6)、八(8)和十(10)秒鐘之後通過試樣的各個數量3Q、4Q和5Q的氨導致所列出的相應強度下降。從這些數據中，發現如果在相同預定體積的氣體試樣中含有各種數量的氨(目標氣體)並且氣體試樣通過給定量的傳感器材料，那麼會出現反射強度的獨一無二的相應的下降。數據表明，氣體的氨濃度(也即，預定試樣體積中目標氣體的量)和由此產生的強度變化之間是一對一的對應關係。對於每一強度值，有獨一無二的特定目標氣體濃度值和其相關因此，可以形成校準值的表格，所述表格是目標氣體濃度和由預定體積氣體試樣通過給定量傳感器材料而導致的光學性質強度變化相關。變。應該理解所述改變落在本發明的由所附權利要求限定的範圍之內。權利要求1、氣體檢測器，包括(a)預定量的傳感器材料，其至少一種光學性質由於和目標氣體的反應而改變；和(b)可操作以測量所述傳感器材料的所述至少一種光學性質的強度的光度測量設備，所述反應使得所述至少一種光學性質的強度大小和所述氣體試樣中所述目標氣體的濃度是一對一的關係，由此，所述氣體試樣中所述目標氣體的濃度可以由預定體積的氣體試樣通過給定面積的傳感器材料之後所述至少一種光學性質的強度的測量大小來確定。2、用於檢測氣體試樣中目標氣體的存在性的氣體檢測器，包括(a)檢測器盒，其包括基板，所述基板上連接有兩種或更多種傳感器材料，每種傳感器材料的至少一種光學性質由於和目標氣體的反應而變化，每種傳感器材料的所迷反應使得至少一種光學性質的所述強度大小和所述氣體試樣中所述目標氣體的濃度是一對一的關係，由此，所述氣體試樣中每種目標氣體的所述濃度可以由預定體積的氣體試樣通過給定面積的各種傳感器材料之後所述至少一種光學性質的強度的測量大小來確定；(b)空氣採樣系統，用於提供空氣試樣到所述檢測器盒；(c)光度測量設備，用於測量每種傳感器材料的所述至少一種光學性質的強度變化；和(d)顯示器，用於根據所提供的每種傳感器材料的所述至少一種光學性質的強度的變化大小向觀察者顯示所述氣體試樣中所述目標氣體的濃度。3、權利要求2的氣體檢測器，其中所述基板其中形成有至少一條通道，並且其中每種傳感器材料設置在所述一條通道中。4、權利要求3的氣體檢測器，其中每種傳感器材料對同一目標氣體響應。5、權利要求3的氣體檢測器，其中每種傳感器材料對不同的目標氣體響應。6、權利要求2的氣體檢測器，其中所述基板其中形成有多條通道，和其中在每條通道中設置所述傳感器材料的一種。7、權利要求6的氣體檢測器，其中每種傳感器材料對同一目標氣體響應。8、權利要求6的氣體檢測器，其中每種傳感器材料對不同的目標氣體響應。9、權利要求2的氣體檢測器，其中所述基板其中形成有多條通道，和其中在每條通道中設置所述傳感器材料的至少一種。10、權利要求2的氣體檢測器，其中所述基板其中形成有至少一條通道，和其中在所述一條通道中設置過濾材料。11、權利要求2的氣體檢測器，其中所述基板其中形成有多條通道，和其中在每條通道中設置過濾材料。12、用於衝企測氣體試樣中目標氣體的方法，包括如下步驟(a)使其中具有目標氣體的氣體試樣和給定面積的傳感器材料接觸，所述傳感器材料的至少一種光學性質由於和所述目標氣體的反應而變化，所述傳感器材料的所述反應使得在至少一種光學性質的強度大小和所述氣體試樣中所述目標氣體的濃度是一對一關係，由此每種目標氣體在所述氣體試樣中的濃度可以由預定體積的氣體試樣通過所述給定面積的各種傳感器材料之後所述至少一種光學性質的強度的測量大小來確定；(b)測量所述傳感器材料的所述至少一種光學性質由於和目標氣體的接觸而導致的變化；和(c)從所述預定體積的氣體試樣通過所述給定面積的傳感器材料之後所述至少一種光學性質的強度的測量大小，確定目標氣體在所述氣體試樣中的濃度。全文摘要氣體檢測器，包括預定量的傳感器材料和光度測量設備，所述傳感器材料的至少一種光學性質由於和目標氣體的反應而改變，所述光度測量設備可操作以測量所述傳感器材料的所述至少一種光學性質的強度。所述反應使得至少一種光學性質的所述強度大小和所述氣體試樣中所述目標氣體的濃度是一對一的關係，由此，所述氣體試樣中所述目標氣體的所述濃度可以由預定體積的氣體試樣通過給定面積的傳感器材料之後所述至少一種光學性質的所述強度的測量大小來確定。文檔編號G01N21/78GK101416046SQ200680054211公開日2009年4月22日申請日期2006年11月20日優先權日2006年4月13日發明者D·B·切斯,D·B·洛巴赫,J·C·施泰亨,J·D·麥肯布裡奇申請人:納幕爾杜邦公司