Счетчик частиц конденсата
Счетчик частиц конденсации или CPC — это счетчик частиц , который обнаруживает и подсчитывает частицы аэрозоля , сначала увеличивая их, используя частицы в качестве центров зародышеобразования для создания капель в перенасыщенном газе . [2]
использовались три метода Для создания нуклеации :
- Адиабатическое расширение с использованием расширительной камеры. Это была оригинальная техника, использованная Джоном Эйткеном в 1888 году. [3]
- Термическая диффузия .
- Смешение горячих и холодных газов. [2]
Наиболее часто используемый (и самый эффективный) метод — охлаждение термодиффузией . Наиболее широко используемой рабочей жидкостью является н-бутанол ; в последние годы вода . в этом использовании также встречается [4]
Счетчики частиц конденсации способны обнаруживать частицы размером от 2 нм и более. Это особенно важно, поскольку частицы размером менее 50 нм обычно невозможно обнаружить обычными оптическими методами. Обычно пересыщение составляет ок. 100…200 % в камере конденсации, несмотря на то, что гетерогенное зародышеобразование (рост капель на поверхности взвешенной твердой частицы) может происходить уже при пересыщении 1%. Необходимо большее содержание пара, поскольку, согласно законам науки о поверхности , давление пара над выпуклой требуется большее содержание пара в воздухе поверхностью меньше, чем над плоскостью, поэтому для соответствия фактическим критериям пересыщения . Это количество растет (уменьшается давление пара) вместе с уменьшением размера частиц, критический диаметр, при котором может произойти конденсация на данном уровне насыщения, называется диаметром Кельвина . Однако уровень пересыщения должен быть достаточно мал, чтобы предотвратить гомогенное зародышеобразование (когда молекулы жидкости сталкиваются так часто, что образуют кластеры – достаточно стабильные, чтобы гарантировать возможность дальнейшего роста), что приведет к ложным подсчетам. Обычно это начинается ок. 300% пересыщение. [4]
Справа показана работа установки диффузионного термического охлаждения CPC. Для обеспечения высокого содержания пара рабочая жидкость контактирует с полым блоком пористого материала, который нагревается. Затем увлажненный воздух поступает в охладитель , где происходит нуклеация. Разница температур между нагревателем и охладителем определяет пересыщение, которое, в свою очередь, определяет минимальный размер частиц, которые будут обнаружены (чем больше разница, тем более мелкие частицы будут подсчитаны). Поскольку в центре потока возникают правильные условия нуклеации, иногда входящий поток разделяется: большая его часть фильтруется и образует оболочечный поток, в который через капилляр вводится остальная часть потока, все еще содержащая частицы . Чем более равномерным получается пересыщение, тем резче граница минимального размера частиц. В процессе гетерогенной нуклеации в камере зародышеобразования частицы вырастают до размеров 10…12 мкм, поэтому их удобно обнаруживать обычными методами, например лазерной нефелометрией (измерение световых импульсов, рассеянных выросшими частицами). [4]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Общие правила безопасной работы с инженерными наноматериалами в исследовательских лабораториях» . США Национальный институт охраны труда : 29–30. Май 2012 г. doi : 10.26616/NIOSHPUB2012147 . Проверено 05 марта 2017 г.
- ^ Jump up to: а б Измерение аэрозолей: принципы, методы и приложения, под редакцией Прамода Кулкарни, Пола А. Барона, Клауса Виллеке, стр. 384, [1] получено 15 мая 2012 г.
- ^ Кулкарни, Баронанд и Виллеке, стр. 381.
- ^ Jump up to: а б с Счетчики частиц конденсата (CPC)