包含过滤器和过滤支架的过滤组件和纳米颗粒的收集和分析相关方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及可能在空气中悬浮存在的纳米颗粒的收集和分析领域。
[0002] 更特别地，本发明涉及包含过滤器和过滤支架的过滤组件，所述过滤器具有能够 将可能存在于流经所述过滤器的空气流中的任何纳米颗粒截留在其内部的孔。
[0003] 本发明的目的是提出维持所述过滤器在其支架上尽可能平坦，以允许其表面积的 可靠分析，随后通过X射线荧光，分析截留在所述过滤器上的纳米颗粒。
[0004] 本发明同样涉及一套装置和一种在支架上安装过滤器的方法，从而使得前面所述 的通过过滤器截留成为可能。
[0005] 本发明最后涉及用于收集和分析纳米颗粒的相关方法。
【背景技术】
[0006] 纳米技术的快速发展使得有必要进一步开展这些新材料的健康相关和环境影响 的工作，以获得最佳的安全条件。一些年来，纳米颗粒，也就是说具有纳米量级尺寸的颗粒， 一直是深入研宄的对象，它们的使用已经开始蔓延到各个领域，如保健，微电子，能源技术 或日常消费产品如涂料和化妆品。因此，设计用于评价工人，消费者和环境暴露于纳米颗粒 的方法是有必要的。
[0007] 因此，用于气溶胶的取样和分析的可靠方法的开发对于工作场所的公共卫生和风 险的防范是一个重要挑战。
[0008] 通常通过在采取试样前后称重过滤器来实施暴露于空气中悬浮颗粒的水平的测 量。然而，这些重量测量只对非常大量的颗粒可靠（大于10,或甚至100微克）。较小量的 测定优选ICPMS类型的元素分析。然而，这种类型的分析要求繁重和苛刻的样品制备（过 滤器的消化需要几个小时…）。
[0009] 本发明人还曾经考虑使用X射线荧光分析的方法，尤其是具有小攻角，这已被尝 试和测试，一方面通过非常有效地测定出薄层中材料的元素组成，另一方面通过使测定结 果可以在很短的时间间隔内得到，通常只有几分钟。
[0010] 本发明人因此得出如下结论：为了能够利用X射线荧光分析技术分析被合适的过 滤器截留的纳米颗粒，迫切需要过滤器在分析过程中，附带地，也在收集过程中，应尽可能 平坦，为了能够在收集后直接将过滤器引入X射线荧光光谱仪。
[0011] 然而，迄今为止，既没有一种方法，也没有任何商业装置，也没有在文献中简单描 述的装置，可以使用于收集空气中粒子的过滤器保持平坦或，换句话说，没有褶皱。
[0012] 专利申请W098/08072和专利US6779411因而描述了用于收集颗粒的设备，其具有 安置在盒中的用于取样颗粒的过滤器和过滤器支架。这些装置的缺点很多。首先，它们不 允许所收集的颗粒未进行后处理而进行元素分析。用重量法测量几次，良好定位的收集区 的必要准备后也可实施显微镜分析。此外，在这些文件中没有明确描述将过滤器定位在它 们的支架上或盒子里的方法或装置，这导致人们得出如下这种定位是手动进行的结论。手 动定位，事实上，可能会在过滤器上和周围引入大量杂质，这不利于所收集颗粒的精确和准 确的分析。
[0013] 专利申请FR2662635和FR2803238,作为其中的一部分，描述了具有在材料尤其是 由聚合物制成的材料的厚度上打穿的孔的过滤器，及所述过滤器制造的相关方法。在这些 文件中没有提到为了实现粒子的自身收集这些过滤器的具体实施。特别地，这些专利申请 没有描述过滤器支架，或一旦发生颗粒的收集的过滤器的识别和追溯方法。
[0014] 因此，需要改善旨在收集纳米颗粒的过滤器在其支架上的组装，尤其是为了保持 它们尽可能的平坦的目的，并为了能够使用X射线荧光技术分析所收集的纳米颗粒。
【发明内容】
[0015] 为了应对这种需要，本发明的目的是提供用于过滤纳米颗粒的过滤组件，其包 括：
[0016] -过滤器，所述过滤器具有能够截留欲通过所述过滤器的空气流中的纳米颗粒的 孔，
[0017] -包括两部分的过滤器支架，这两部分是：
[0018] 鲁下部基底构成部分，其包括一个外围支撑面，过滤器可以安放在该支撑表面 上；
[0019] 鲁上部环形部分，其能够安装在基底支撑面周围，在所述基底支撑面周围的环的 安装使得过滤器沿着组装方向的径向拉紧成为可能，所述环和所述基底支撑面之间的安装 间隙标出尺寸，以保持所述过滤器在机械应力下通过收聚，以沿着安装方向径向安放在支 撑面上。
[0020] 表述"外围的支撑面"理解为表示机械意义的通常含义，即充分理想几何结构的基 底外围表面，以确保组装一旦开始与过滤器的完整接触。
[0021] 表述"在支撑面周围的环的安装"理解为表示在支撑面外围的环的机械安装，配置 所述外围以机械地阻挡所述环。有利的是，所述环通过与所述支撑面的外围约束契合将自 动被阻塞。
[0022] 不言而喻的是，为了允许所述过滤器的收聚，以大于所述基底内径和所述支撑面 径向厚度总和方式设计过滤器的直径尺寸。
[0023] 换句话说，本发明实质上由一个解方案组成，所述解决方案不仅使得在有孔的过 滤器的帮助下收集纳米颗粒成为可能，这已经被成功验证，而且确保所述过滤器保持尽可 能平坦，以保持一个平面且光滑的表面，保证X射线荧光的可靠分析，尤其是具有小攻角。
[0024] 一旦已实施样本的采集，换句话说，样品的收集或取样，在收集和分析之间不发生 过滤器的操作，并且可以通过X射线荧光分析所述过滤组件。它也可以暂时存储在盒子里 供其随后的分析。它可能最终被破坏，例如，在不合要求的收集，或过长的临时贮存的情况 下。
[0025] 在过滤器支架基底的支撑面周围已经安装所述环从而允许其以径向即横向于安 装方向拉紧，然后通过收聚保持拉紧，而不产生过滤器的折痕或压痕。从而保持所述拉紧的 过滤器与基底的支撑面接触，这限定了过滤器平面相对于所述支架的位置，由此允许随后 的由X射线在临界入射（小攻角，通常小于2° )下实施照射，而无任何遮蔽效应。
[0026] 所述基底支撑面限定了过滤器平面相对于支架的位置。换句话说，所述过滤器被 拉紧并且其拉紧的表面限定了根据本发明的过滤器组件的上表面。所述过滤组件可因此 在保持过滤器平坦下操作，以在处于较低入射角的临界入射下的X射线荧光设备中对其分 析。换句话说，再次，根据本发明的在所述过滤器支架上的所述过滤器的安装允许过滤器的 运输和储存且对过滤器支架没有风险。特别地，根据本发明的过滤组件可以很容易地在钳 子的帮助下在所述基底的外围夹紧，并对过滤器没有任何污染的风险。此外，当根据本发明 的过滤组件在存储时，例如，在一个盒子中，所述过滤器不与箱子底部接触，因为所述过滤 器支架可以有利地呈现出一定的厚度，通常是几毫米，以提升过滤器和避免它的面上的任 何意外污染。
[0027] 借助编码系统可有利地制定条款以区分旨在从其其对面收集纳米颗粒的过滤器 面。所述编码系统可，例如，涉及赋予过滤组件一种不对称几何结构，以避免在用于采集试 样的盒子中的不正确定位。在过滤组件的外围同样可以提供补充编码系统以防止操作者转 动过滤器支架和过滤器，因为所述过滤器实际上是保持在粒子的收集和X射线荧光分析阶 段之间。
[0028] 根据本发明的一个有利的特征，基底的支撑面和环的内部边缘具有0. 3至0. 8mm 之间的曲率半径。这里规定所述环的高度等于后者内部边缘曲率半径的两倍。优选地，所 述环的内部边缘的曲率半径为〇. 3至0. 6_，并且基底支撑面的曲率半径为0. 3至0. 8_。
[0029] 根据本发明的另一个有利的特征，所述过滤器的厚度为10至50 μπι。
[0030] 这样的曲率半径允许充足的收聚效应以拉紧以可靠的方式得到的过滤器，但对它 的机械和物理性能没有不