Počitadlo kondenzovaných částic - Condensation particle counter

Schéma kondenzačního čítače částic provozovaného difúzním tepelným chlazením. Nakresleno podle popisu na http://www.cas.manchester.ac.uk/restools/instruments/aerosol/cpc/. Notace: 1 - přívod vzduchu; 2 - blok pórovitého materiálu, který je ohřátý na teplotu saturátoru, 3 - pracovní kapalina v zásobníku, 4 - kondenzátor, 5 - zaostřovací tryska, 6 - laserové počítadlo, 7 - vzduchové čerpadlo, 8 - odtah vzduchu.
Čtyři malé kousky strojního zařízení spojené čirými trubkami na stole
Zařízení používané pro plošné vzorkování vzdušných nanomateriálů.[1] Zde zobrazené nástroje zahrnují kondenzační čítač částic, aerosolový fotometr a dvě čerpadla pro odběr vzduchu pro analýzu založenou na filtru.

A čítač kondenzovaných částic nebo CPC je počitadlo částic který detekuje a počítá aerosol částice tak, že je nejprve zvětšíte pomocí částic jako nukleačních center k vytvoření kapiček v a přesycený plyn. [2]

K výrobě byly použity tři techniky nukleace:

Nejčastěji používanou (také nejúčinnější) metodou je chlazení pomocí tepelná difúze. Nejčastěji používanou pracovní kapalinou je n-butanol; během posledních let voda se také vyskytuje při tomto použití.[4]

Počítadla částic kondenzace jsou schopna detekovat částice o rozměrech od 2 nm a větší. To má zvláštní význam, protože částice o velikosti menší než 50 nm jsou obecně u běžných nezjistitelné optický techniky. Obvykle přesycení je ca. 100… 200% v kondenzační komoře, a to navzdory skutečnosti heterogenní nukleace (růst kapiček na povrchu suspendovaných pevných částic) může nastat při přesycení již od 1%. Je zapotřebí větší obsah par, protože podle věda o povrchu zákony, tlak par přes konvexní povrch je menší než nad rovinou, je tedy nutné splnit větší obsah par ve vzduchu aktuální kritéria přesycení. Toto množství roste (tlak páry klesá) spolu se zmenšením velikosti částic, kritický průměr, u kterého může na současné úrovni nasycení dojít ke kondenzaci, se nazývá Kelvinův průměr. Úroveň přesycení však musí být dostatečně malá, aby se zabránilo homogenní nukleace (když se kapalné molekuly sráží tak často, že se tvoří) shluky - dostatečně stabilní, aby bylo možné zajistit další růst), což způsobí nesprávné počty. To obvykle začíná na ca. 300% přesycení. [4]

Vpravo je zobrazena činnost difúzního tepelného chlazení CPC. Vzduch prochází dutým blokem porézního materiálu, který je v kontaktu s pracovní kapalinou, blok se zahřívá, aby se zajistil vysoký obsah par. Pak zvlhčený vzduch vstupuje do chladič kde dochází k nukleaci. Teplotní rozdíl mezi ohřívačem a chladičem určuje přesycení, což zase určuje minimální velikost částic, které budou detekovány (čím větší je rozdíl, tím menší částice se počítají). Protože ve středu toku dochází ke správným podmínkám nukleace, někdy je příchozí tok rozdělen: většina z nich prochází filtrací a tvoří plášťový tok, do kterého je zbytek toku, který stále obsahuje částice, vložen pomocí kapilární. Čím rovnoměrnější je dosaženo přesycení, tím ostřejší je mezní hodnota minimální velikosti částic. Během procesu heterogenní nukleace v nukleační komoře rostou částice až do velikosti 10… 12 μm a jsou tak pohodlně detekovány obvyklými technikami, jako je laserová nefelometrie (měření světelných pulzů rozptýlených dospělými částicemi).[4]

Reference

  1. ^ „Obecné bezpečné postupy pro práci s technickými nanomateriály ve výzkumných laboratořích“. NÁS. Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci: 29–30. Květen 2012. doi:10,26616 / NIOSHPUB2012147. Citováno 2017-03-05.
  2. ^ A b Aerosol Measurement: Principles, Techniques, and Applications, edited by Pramod Kulkarni, Paul A. Baron, Klaus Willeke, p384, [1] vyvoláno 15. května 2012
  3. ^ Kulkarni, Baronand a Willeke, str. 381
  4. ^ A b C Počitadla kondenzovaných částic (CPC) [2]