Сканирующий измеритель подвижности частиц
Сканирующий измеритель подвижности частиц ( SMPS ) — аналитический прибор , измеряющий размер и численную концентрацию аэрозольных частиц диаметром от 2,5 до 1000 нм. [1] Они используют метод непрерывного и быстрого сканирования для обеспечения измерений с высоким разрешением.
Приложения
[ редактировать ]Исследуемые частицы могут иметь биологическую или химическую природу. Прибор можно использовать для измерения качества воздуха в помещении, выхлопных газов транспортных средств, [2] исследования в области биоаэрозолей , атмосферных исследований и токсикологических испытаний.
Принцип работы
[ редактировать ]Анализируемый воздух прокачивается через источник ионизации (или нейтрализатор), который устанавливает известное распределение заряда. Затем воздействие электрического поля в прямом доступе к памяти изолирует частицы определенного диаметра, который является функцией напряжения, создающего поле (значение напряжения, соответствующее значению диаметра частиц, проходящих через прямой доступ к памяти). Наконец, эти частицы одинакового диаметра будут подсчитаны оптическим устройством (ОПК). [3] Воздухозаборник для анализа может быть оснащен ударной головкой.
Ударная головка
[ редактировать ]Импакторная головка, или фракционирующая головка, представляет собой устройство, которое использует принципы механики жидкости для улавливания по инерции самых крупных частиц, присутствующих в воздухе. Таким образом, входное отверстие для отбора проб SMPS защищено от крупной пыли и насекомых, а поступающий в него воздух содержит только мелкие частицы, подлежащие количественному определению. [4] Обычно их называют «вход PM10» или «вход PM2,5».
Нейтрализатор
[ редактировать ]Затем поток воздуха проходит через источник ионизации. Отобранный воздух будет подвергаться воздействию высоких концентраций положительных и отрицательных ионов, после определенного количества столкновений распределение заряда будет стабильным и известным. Нейтрализатор также используется для устранения электростатических зарядов с частиц аэрозоля. Распределение заряда от нейтрализатора представляет собой сбалансированное распределение заряда, соответствующее закону Больцмана. [5]
DMA (Дифференциальный анализатор подвижности)
[ редактировать ]Затем образец поступает в анализатор дифференциальной подвижности. Воздух и аэрозоль (распределение заряда которого теперь сбалансировано и известно) затем вводятся в канал воздушного потока. Центральный трубчатый электрод и еще один концентрический электрод генерируют электрическое поле на этом пути жидкости. В канале частицы подвергаются воздействию однородного электрического поля и потока воздуха. Частицы затем движутся со скоростью, которая зависит от их электрической подвижности. При заданном напряжении по этому каналу будут следовать только частицы определенного диаметра, пока они не выйдут; меньший и больший врежутся в электроды. [6]
CPC (Счетчик частиц конденсата)
[ редактировать ]Воздух теперь содержит только частицы определенного диаметра. Поток вводится в CPC, счетчик частиц конденсации , который измеряет концентрацию частиц в образце аэрозоля. CPC работает за счет конденсации паров бутанола на частицах, присутствующих в пробе воздуха. Частицы подвергаются воздействию паров бутанола, нагретых до 39°С. Пары бутанола конденсируются на частицах, увеличивая их размер и тем самым облегчая их оптическое обнаружение. Затем частицы подвергаются воздействию лазерного луча, и каждая частица рассеивает свет. Пики интенсивности рассеянного света непрерывно подсчитываются и выражаются в частицах/см. 3 .
Результаты
[ редактировать ]Таким образом, результаты, полученные с помощью устройства этого типа, включают непрерывное распределение частиц по размерам в воздухе. DMA будет генерировать переменное напряжение между своими электродами от 0 до 10 000 В, что соответствует диапазону измерения от 8 до 800 или 1000 нм, а CPC будет количественно определять каждый из этих диаметров.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Лев Соломонович Рузер; Наоми Х. Харли (2013). Справочник по аэрозолям: измерения, дозиметрия и воздействие на здоровье (второе изд.). ЦРК Пресс . стр. 234–. ISBN 978-1-4398-5519-5 . Проверено 28 апреля 2013 г.
- ^ Берчер, Х. (2005). «Физическая характеристика выбросов твердых частиц дизельными двигателями: обзор». Журнал аэрозольной науки . 36 (7): 896–932. Бибкод : 2005JAerS..36..896B . дои : 10.1016/j.jaerosci.2004.12.001 . ISSN 0021-8502 .
- ^ Манчестерский университет, « Сканирующий прибор для определения размера подвижных частиц (SMPS) », http://www.cas.manchester.ac.uk , . (получено 21 декабря 2023 г.)
- ^ Журнал Ассоциации управления воздухом и отходами, « О методах и стандартах отбора проб твердых частиц », https://www.tandfonline.com . (получено 18 января 2024 г.)
- ^ Журнал химической инженерии Японии, « Электрическая нейтрализация заряженных частиц арерозола биполярными ионами », https://www.jstage.jst.go.jp/ , Журнал химической инженерии Японии. (получено 14 января 2024 г.)
- ^ Манчестерский университет, « Сканирующий прибор для определения размера подвижных частиц (SMPS) », http://www.cas.manchester.ac.uk , . (получено 21 декабря 2023 г.)