Kuna kaasaegne linnastumine jätkub kiirenemist, muutuvad õhukvaliteedi probleemid üha enam tähelepanu keskpunktis. Samal ajal on väga oluline ka õhu filtreerimismaterjalide, maskide, filtrite ja muude õhupuhastusvahendite kvaliteeditestide. Õhukvaliteedi seire, õhu filtreerimistoodete testimisseadmed on osakeste mõõtmissüsteemidest lahutamatud. Mis tüüpi osakeste mõõtesüsteeme saab jagada? Millised on nende vastavad põhimõtted ja rakendused? See artikkel tutvustab üksikasjalikult.
Osakeste mõõtmissüsteemid võib jagada mitmesse kategooriasse vastavalt erinevatele põhimõtetele, näiteks fotomeetrid, optilised osakeste loendurid (OPC), aerodünaamiliste osakeste suuruse spektromeetrid, kondensatsioonituuma loendur (CNC) ja diferentsiaalsete liikuvusanalüsaite (DMA).
1. Fotomeetrid
Fotomeeter on instrument, mis kasutab tahkete osakeste tuvastamiseks optilisi põhimõtteid. See ekstrapoleerib tahkete osakeste kontsentratsiooni ja läbimõõdu, mõõtes valguse tahkete ainete poolt hajutatud valguse intensiivsust ja nurka. See detektor sobib enamiku õhus levivate osakeste jaoks, mille osakeste suurus on alla ühe mikroni, näiteks suspendeeritud tahkete osakeste ja suitsuosakeste ained.
Fotomeetreid kasutatakse laialdaselt õhukvaliteedi jälgimisel, ümbritseva õhu kvaliteedi jälgimisel, tööstusliku heitgaaside heitkoguste jälgimisel ja siseõhu kvaliteedi jälgimisel. Jälgides ja analüüsides õhus levivate osakeste kontsentratsiooni reaalajas, saab õhusaaste tõhusalt ära hoida ja kontrollida, et kaitsta inimeste tervise ja eluohutust.
Samal ajal saab fotomeetrit kasutada koos aerosooligeneraatoriga ka puhtates ruumides paigaldatud filtrite kohapealse testimiseks. Testige nii süsteemi kui ka lekke olemasolu filtrit, on puhta ruumi puhta taseme taganud.
2. Optilised osakeste loendurid (OPC)
Optiline osakeste loendur on veel üks levinud osakeste detektori tüüp. Samuti kasutab ta osakeste tuvastamiseks optilist põhimõtet, särades laservalgusallika õhukestele pisikestele osakestele, mis peegeldavad, hajuvad ja imavad laserit. Optiline osakeste loendur omandab nende peegelduvate, hajutatud ja imenduvate valgusignaalide omadused ning arvutab nende põhjal mikroosakeste arvu, suuruse ja jaotuse. Erinevalt fotomeetritest testivad optilised osakeste loendurid selle tulemusel osakeste arvu ja jaotust. Sõltuvalt toote osakeste suurusest kanalist saab seda kasutada erineva osakeste suurusega osakeste, näiteks 0,1 μm, 0,2 μm, 0,3 μm, 0,5 μm, 1,0 μm jne.
Optilisi osakeste loendureid kasutatakse laialdaselt keskkonnaseire, tööstusliku tootmise, meditsiini- ja tervishoiu, toiduainete töötlemise ja muude põldude alal. Seda saab kasutada osakeste arvu ja leviku jälgimiseks erinevates kohtades, näiteks keskkonnas, puhastusruumid tööstuslikus tootmises, toidutöötlemises, pooljuhtide tööstuses, haigla operatsioonitubades, palatites jne.
3. Aerodünaamiliste osakeste suuruse spektromeetrid
Aerodünaamiliste osakeste suuruse spektromeetri põhimõte põhineb õhuvoorus suspendeeritud osakeste kineetilistel omadustel, kasutades laser hajumist, fotoelektrilist sensorit, elektroonikat ja muid tehnoloogiaid, osakeste suuruse, kuju ja füüsikaliste omadusi jälgimiseks, analüüsimiseks ja arvutamiseks. Aerodünaamiline osakeste suuruse spektromeeter võib mõõta osakeste suurust vahemikus 0,1 mikronini 100 mikronini ning analüüsida erineva osakeste suurusega osakeste kontsentratsiooni ja jaotust.
Erinevate klassifitseerimiskriteeriumide kohaselt saab aerodünaamiliste osakeste suuruse spektromeetrid jagada laserosakeste suuruse jaotusinstrumendiks, mitme kanaliga impulsi loendurimõõturiks, valguse hajumise osakeste mõõtmisinstrumendiks ja muudeks tüüpideks. Nende hulgas saavad laserosakeste suuruse profiilid otse määrata sellised parameetrid nagu mahu kontsentratsioon, osakeste suuruse jaotus ja osakeste suuruse jaotusfunktsioon. Mitme kanaliga impulsiloendurid kasutavad osakeste impulsside samaaegseks registreerimiseks ja arvutamiseks osakeste arvu ja jaotuse arvutamiseks samaaegselt. Osakeste suuruse ja kontsentratsiooni analüüsimiseks kasutatakse osakeste hajumise ja difraktsiooni analüüsimiseks laservalguse abil.
Aerodünaamiliste osakeste suuruse spektromeetreid kasutatakse laialdaselt keskkonnaseire, atmosfääriteaduse, õhupuhastamise ja muudes väljades. Keskkonnaseire korral saab erinevat tüüpi osakeste kontsentratsiooni ja jaotuse jälgimiseks kasutada aerodünaamilisi osakeste suuruse spektromeetrit, et pakkuda teaduslikku alust ja tehnilist tuge, et suunata keskkonnajuhtimine ning reostuse vältimine ja kontrollitööd. Atmosfääriteaduses saab aerodünaamiliste osakeste suuruse spektromeeter uurida ja simuleerida atmosfääri füüsikalisi ja keemilisi protsesse, et pakkuda tehnilist tuge atmosfääri keskkonnakaitsele. Õhu puhastamise korral saab aerodünaamilise osakeste suuruse spektromeetri kasutada siseõhus saasteainete jälgimiseks ja juhtimiseks, et tagada siseõhu kvaliteedi vastavus nõuetele.
4. Kondensatsioonituuma loendur (CNC)
CNC on seade, mis kasutab kondenseerumispõhimõtet osakeste kogumiseks ja tuvastamiseks. See toimib õhku läbi jahutusüksuse, mis kondenseerub õhus oleva veeauru kasteks ja põhjustab õhus levivate osakeste kinnitumise kaste pinnale temperatuuril, mis on alla kastepunkti temperatuuri, moodustades osakeste tuumad, mida loendatakse loenduriga.
Erinevate tuvastusnõuete ja rakenduse stsenaariumide kohaselt võib CNC jagada kahte kategooriasse, kauge CNC ja lähedus CNC.
Kauget CNC-d kasutatakse tavaliselt keskkonnavälist ja õhukvaliteedi jälgimiseks ning seda saab kasutada atmosfääritingimustes reaalajas jälgimiseks, laia avastamisvahemiku ja täpsete andmete eelistega. Teisest küljest kasutatakse lähedust CNC -d peamiselt õhukvaliteedi siseruumides, väiksema proovivõtukiirusega, mis tuvastab väiksemad osakesed ja suhteliselt väikese tuvastusvahemiku.
5. Diferentsiaalse liikuvuse analüsaatorid (DMA)
DMA on instrument, mis kasutab selle tuvastamiseks ja analüüsimiseks elektriväljas tahkete osakeste rändeomadusi. Põhipõhimõte on eraldada osakesed elektriväljas ning määrata osakeste suurus, kuju ja arv vastavalt nende liikumise kiirusele elektriväljal.
DMA-d on kahte tüüpi, need, mis tuginevad elektro-migratsioonile, ja need, mis sõltuvad elektronmikroskoopia skaneerimisele.
Nende hulgas jaguneb elektro-migratsioonimeetodile tuginev DMA tavaliselt kahte erinevat tüüpi, nimelt jämedate tahkete osakeste detektor ja peen tahkete osakeste detektor. Jämedate tahkete osakeste detektoreid kasutatakse tavaliselt õhus olevate jämedate tahkete osakeste tuvastamiseks, näiteks liiva ja söetolmu. Samas kui peeneid tahkete ainete detektoreid kasutatakse peamiselt peenete tahkete osakeste tuvastamiseks, mis on alla 2,5 mikronit läbimõõduga, näiteks suits, auto heitgaasid jne.
Diferentsiaalse liikuvuse analüsaatorit, mis tugineb skaneeriva elektronmikroskoobi meetodile, kasutatakse tahkete osakeste analüüsimiseks ja tuvastamiseks, jälgides tahkete osakeste morfoloogiat ja suurust kõrge eraldusvõimega skaneeriva elektronmikroskoobi all.
Mikro liikuvuse analüsaatoreid kasutatakse laialdaselt paljudes valdkondades, näiteks keskkonnakaitse, töötervis, meditsiin ja toiduohutus.
Keskkonnakaitse valdkonnas kasutatakse õhusaaste seisundi hindamiseks peamiselt diferentsiaalseid liikuvusanalüsaale, et tuvastada õhus levivate tahkete osakeste, näiteks PM2.5 ja muu peene tahkete osakeste. Töötervishoiu valdkonnas kasutatakse erinevaid liikuvusanalüsaatoreid töökoha kahjulike tahkete osakeste tuvastamiseks, et tagada töötajate tervis ja ohutus. Meditsiinivaldkonnas kasutatakse diagnoosimiseks ja raviks hingamisteede haiguste tuvastamiseks diferentsiaalse liikuvuse analüsaite. Toiduohutuse valdkonnas kasutatakse toidu kvaliteedi ja ohutuse tagamiseks erinevaid liikuvusanalüsaite toidus kahjulike tahkete ainete tuvastamiseks.
Kokkuvõttes on osakeste detektor väga oluline tehniline tööriist. See suudab tuvastada ja analüüsida osakesi erinevates vahemikes erinevates avastamispõhimõtetes ja meetodites. Erinevate tuvastusvajaduste jaoks saame valida erinevat tüüpi detektoreid tahkete osakeste jälgimiseks ja analüüsimiseks. Ja tahkete osakeste detektorite kasutamise kaudu saame avaliku keskkonna ja inimeste tervise säilitamiseks paremini aru õhukvaliteedi olukorrast.
