專利名稱：入口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適合檢測材料，特別是危險或不適宜材料的入口或關(guān)□。
背景技術(shù)：
在許多環(huán)境，例如機場中，安全性是一個越來越大的問題。在恐怖主 義威脅增加的情況下，能夠檢測潛在的危險材料，特別是被攜帶通過機場 安全門的那些材料變得越來越重要。然而，實際上，這是困難的，因為常 常存在僅痕量的材料，并且許多現(xiàn)有的系統(tǒng)不具有檢測這種低水平的靈敏 度。
一種用于在機場環(huán)境中檢測危險材料的已知系統(tǒng)利用離子遷移率光
譜(IMS)。粒子從通常為安全門的樣品區(qū)被收集并且通過空氣流或樣品線 傳送到樣品收集室。直至收集到預(yù)定濃度的樣品才停止傳送粒子。 一旦預(yù) 先濃縮的樣品被收集，就加熱粒子直至它們達到氣相，隨后電離，從而可 以通過測量在兩個帶電板之間飛行的時間確定它們的質(zhì)量。分子質(zhì)量提供 收集的粒子身份的指示。
IMS的問題在于許多不同的分子被發(fā)現(xiàn)具有類似的質(zhì)量，使其容易發(fā) 生錯誤的肯定和否定識別。另一個問題在于收集粒子的樣品區(qū)相對有限， 從而留下所關(guān)注的粒子未捕獲的可能性。另外，必須將樣品預(yù)先濃縮、加 熱和電離，這意味著測量響應(yīng)時間通常為約數(shù)十秒。這對于許多安全用途 太慢。
發(fā)明概述
根據(jù)本發(fā)明，提供一種入口或關(guān)口，其包括氣體檢測器，所述氣體檢 測器包括啁啾激光器(chirped laser);開放式光學(xué)樣品池；以及用于檢測 來自所述啁啾激光器、己經(jīng)通過所述池(優(yōu)選多次通過所述池)的光的檢測 器。優(yōu)選地，開放式光學(xué)樣品池是非共振的。開放式樣品池可以沿著入口的基本上整個長度延伸。開放式樣品池可 以長于1米，并且理想地，長于1.5米。
由波長啁啾本身提供的波長變化用于提供波長掃描。因此，無需利用
例如疊加在脈沖串上的慢DC電流斜坡來調(diào)諧光譜區(qū)兩端的有效發(fā)射線
寬。這意味著取樣速率可以很高，并且可以非常快速地進行全譜分析。使 用快速的啁啾意味著可以克服擾動和振動噪音的影響。這是顯著的優(yōu)點。 啁啾激光器可以是半導(dǎo)體激光器，例如，半導(dǎo)體二極管激光器。啁啾 光是通過對半導(dǎo)體二極管激光器施加一個或一串基本上階躍函數(shù)的電脈 沖以使激光器輸出一個或多個脈沖而產(chǎn)生的，所述脈沖的每一個具有連續(xù) 波長啁啾，用于注入到光學(xué)池中。激光器可以是量子級聯(lián)激光器。
每個施加的脈沖可以具有大于150ns，特別是大于200ns的持續(xù)時間。 每個施加的脈沖可以具有在150 ns至300ns，優(yōu)選200 ns至300ns的范圍 內(nèi)的持續(xù)時間。這可以提供約60GHz的調(diào)諧范圍。
可以選擇啁啾速率使得在非共振池的反射元件上的光斑之間存在足 以基本上防止光干涉發(fā)生的時間延遲，其中所述光斑限定注入的啁啾從池 壁反射的位置。
每個檢測的脈沖可以具有大于150ns，特別是大于200ns的持續(xù)時間。 優(yōu)選地，每個檢測的脈沖具有在150 ns至300ns，優(yōu)選200 ns至300ns的
范圍內(nèi)的持續(xù)時間。
附圖簡述
現(xiàn)在將僅僅通過舉例并且參考附圖描述本發(fā)明的各個方面，所述附圖
中
圖l是單個入口的示意圖，并且 圖2是多個入口裝置的示意圖。
附圖詳述


圖1顯示了人要進入例如機場中的安全或受控制的區(qū)域必須通過的入
口或關(guān)口 10。其具有開放式鋁框架12，所述開放式鋁框架12具有上橫梁 14以及兩個相對的垂直支撐件16和17。在垂直支撐件之一 16的內(nèi)部是開放式的非共振光學(xué)樣品池18，其每一端由反射鏡20限定。開放式是指
光學(xué)池18和入口開口 22之間沒有物理障礙。為了確保盡可能多的分子進 入池18而沒有吸收損失，激光池18沿著支撐件16的整個垂直長度延伸。 因此，實際上，優(yōu)選開放式樣品池18長于1米，并且理想地，長于1.5 米。
在檢測低氣體濃度，例如ppb時，使用完全開放和較長的光學(xué)池18 是主要的優(yōu)點。在氣體被泵送至封閉池的情況下，分子將粘著到池壁上， 并且可以在更新池之后長時間被檢測。這可能造成錯誤的肯定并且降低響 應(yīng)時間。為了避免這種問題，可以加熱整個池。然而，使用本發(fā)明的開放 式框架無需這樣，因為長的長度和開放式構(gòu)造防止粘著，并且提供非常快 的更新速率以及快得多的測量時間。
在樣品池18對面的支撐件17上安置許多風(fēng)扇24，所述風(fēng)扇24被安 置成將空氣基本上水平吹向樣品池18。這確?？諝饬鞯拇篌w方向是進入樣 品池18。任選地，可以將風(fēng)扇26安置在樣品池支撐件16上以向其吸引空 氣，從而增強將分子推送到池18中。這些風(fēng)扇26也有助于加速池的更新 速率。
使用光纖光纜30將來自量子級聯(lián)激光器28的光耦合到池中。將階躍 函數(shù)電脈沖施加到量子級聯(lián)激光器28上，以使其輸出連續(xù)的波長啁啾。 優(yōu)選地，每個施加的脈沖具有大于150ns，特別是大于200ns的持續(xù)時間。 優(yōu)選地，每個施加的脈沖具有在150ns至300ns，優(yōu)選200 ns至300ns的 范圍內(nèi)的持續(xù)時間。這可以提供約60GHz的調(diào)諧范圍。'
通過光纖耦合30將連續(xù)的波長啁啾注入到光學(xué)池18中。由此提供的 波長變化被用作脈沖內(nèi)掃描。選擇啁啾速率以基本上防止光學(xué)池中發(fā)生的 光干涉。特別是，可以選擇啁啾速率使得在非共振池的反射元件上的光斑 之間存在足以基本上防止光干涉發(fā)生的時間延遲，其中所述光斑限定注入 的啁啾從池壁反射的位置。這確保檢測器的操作沒有干擾帶。在 WO03087787中描述了用來這樣做的技術(shù)，WO03087787的內(nèi)容通過引用 結(jié)合在此。
注入到池18中的光經(jīng)歷多次傳遞(pass)。為了提供高水平的靈敏度， 優(yōu)選將池18安置成提供100次以上的傳遞。使用光纖光纜34將從池18發(fā)出的光耦合到檢測器32中。所施加的啁啾脈沖的波長變化足以允許檢
測某些材料例如過氧化物和EGDN的化學(xué)指紋(fmgerprint)。以這種方式， 可以利用檢測的光，通過例如將所檢測的指紋與儲存的己知材料的指紋比 較，明確地識別某些化學(xué)品，特別是某些危險或不適宜的材料。在理想地 實現(xiàn)了化學(xué)品的肯定識別的同時，任選地，可以利用未解釋的信號給出低 水平的警告。
在該裝置中使用量子級聯(lián)激光器提供許多優(yōu)點。與其它裝置相比，因 為其非?？焖俚捻憫?yīng)速率，可以顯著減少測量時間。此外，因為樣品池18 是完全開放的，因此沒有穿過傳輸線或其它類型的樣品收集裝置時導(dǎo)致的 損耗。另外，與其它常規(guī)測量相比，整個測量明顯是更靈敏的。
技術(shù)人員應(yīng)理解在不偏離本發(fā)明的情況下，封閉裝置的變體是可以 的。例如，盡管已經(jīng)就人通過的入口描述了本發(fā)明，但是它同樣可以是貨 物在例如進入安全或受控制的區(qū)域之前必須通過的入口或開口或關(guān)口 。同 樣，盡管圖l顯示了單個入口，但是可以安置多個這樣的入口，而把它們 的輸出提供給一個檢測器裝置，如圖2中所示。因此，具體實施方案的上 述說明僅僅作為實例，而非用于限制性目的。對于技術(shù)人員，顯然在所述 的操作沒有顯著變化的情況下，可以進行微小的改動。
權(quán)利要求
1.一種入口或關(guān)口，其包括啁啾激光器；開放式光學(xué)樣品池；以及檢測器，所述檢測器用于檢測來自所述啁啾激光器、已經(jīng)通過所述池的光。
2. 如權(quán)利要求1所述的入口或關(guān)口，其中所述樣品池被安置，使得光 多次通過所述樣品池。
3. 如權(quán)利要求2所述的入口或關(guān)口，其中所述池被安置，使得光100 次以上通過所述池。
4. 如在前權(quán)利要求中任一項所述的入口或關(guān)口，其中所述開放式樣品池沿著所述入口的基本上整個長度延伸。
5. 如在前權(quán)利要求中任一項所述的入口或關(guān)口，其中所述開放式樣品 池長于l米，優(yōu)選長于1.5米。
6. 如在前權(quán)利要求中任一項所述的入口或關(guān)口，其包括用于向所述開 放式池弓i導(dǎo)所述入口中的氣體的裝置。
7. 如權(quán)利要求6所述的入口或關(guān)口，其中所述引導(dǎo)裝置包括一個或多 個風(fēng)扇。
8. 如在前權(quán)利要求中任一項所述的入口或關(guān)口，其中所述開放式樣品 池包含于所述入口或關(guān)口的垂直支撐件中。
9. 如在前權(quán)利要求中任一項所述的入口或關(guān)口，其中所述啁啾激光器 是半導(dǎo)體激光器，例如，半導(dǎo)體二極管激光器，優(yōu)選量子級聯(lián)激光器。
10. 如權(quán)利要求8所述的入口或關(guān)口，其中啁啾光是通過對所述半導(dǎo) 體二極管激光器施加一個或一串基本上階躍函數(shù)的電脈沖以使所述激光 器輸出一個或多個脈沖而產(chǎn)生的，所述脈沖的每一個具有連續(xù)波長啁啾， 用于注入到所述光學(xué)池中。
11. 如權(quán)利要求IO所述的入口或關(guān)口，其中每個施加的脈沖具有大于 150ns，特別是大于200ns的持續(xù)時間。
12. 如權(quán)利要求IO所述的入口或關(guān)口，其中每個施加的脈沖具有在 150ns至300ns，優(yōu)選200 ns至300ns的范圍內(nèi)的持續(xù)時間。
13. 如權(quán)利要求10至12中任一項所述的入口或關(guān)口，其中選擇啁啾 速率，使得在所述池的反射元件上的光斑之間存在足以基本上防止光干涉 發(fā)生的時間延遲，其中所述光斑限定注入的啁啾從池壁反射的位置。
14. 如權(quán)利要求10至13中任一項所述的入口或關(guān)口，其中每個檢測 的脈沖具有大于150ns，特別是大于200ns的持續(xù)時間。
15. 如權(quán)利要求IO至14中任一項所述的入口或關(guān)口，其中每個檢測 的脈沖具有在150 ns至300ns，優(yōu)選200 ns至300ns的范圍內(nèi)的持續(xù)時間。
16. 如在前權(quán)利要求中任一項所述的入口或關(guān)口，其中所述池是非共 振的。
17. —種系統(tǒng)，其包括多個如在前權(quán)利要求所述的入口或關(guān)口。
18. 如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述多個入口或關(guān)口共用一個檢
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中利用光纖光纜使來自所述多個入 口或關(guān)口的光通向所述一個檢測器。
全文摘要
一種入口或關(guān)口，其包括檢測器，所述檢測器包括啁啾激光器；開放式光學(xué)樣品池；以及用于檢測來自所述啁啾激光器、已經(jīng)通過所述池的光的檢測器。所述啁啾激光器可以是量子級聯(lián)激光器。
文檔編號G01N21/35GK101600956SQ200780050535
公開日2009年12月9日 申請日期2007年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月29日
發(fā)明者伊恩·豪伊森 申請人:卡斯卡德技術(shù)有限公司