Keďže moderná urbanizácia sa neustále zrýchľuje, problémy s kvalitou ovzdušia sa stávajú čoraz viac zameriavaním pozornosti. Súčasne je veľmi dôležité aj testovanie kvality materiálov na filtráciu vzduchu, masky, filtre a iné výrobky na čistenie vzduchu. Monitorovanie kvality ovzdušia, zariadenia na testovanie produktov filtrácie vzduchu, sú neoddeliteľné od systémov merania častíc. Na aké typy systémov merania častíc možno teda rozdeliť? Aké sú ich príslušné princípy a aplikácie? Tento článok sa podrobne predstaví.
Systémy merania častíc sa dajú rozdeliť do niekoľkých kategórií podľa rôznych princípov, ako sú fotometre, optické počítadlá častíc (OPC), spektrometre veľkosti aerodynamických častíc, počítadlo kondenzačného jadra (CNC) a analýzy diferenciálnej mobility (DMA).
1. Fotometre
Fotometer je prístroj, ktorý používa optické princípy na detekciu častíc. Extrapoluje koncentráciu a priemer tuhých znečisťujúcich látok meraním intenzity a uhol svetla rozptýleného tuhých látok v svetelnom lúči. Tento detektor je vhodný pre väčšinu vzdušných častíc s veľkosťou častíc menšou ako 1 mikrón, ako sú suspendované častice a tuhé častice.
Fotometre sa široko používajú pri monitorovaní kvality ovzdušia, monitorovaní kvality okolitého ovzdušia, monitorovania priemyselných emisií výfukových plynov a monitorovania kvality vzduchu v interiéri. Monitorovaním a analýzou koncentrácie častíc prenášaných v reálnom čase je možné účinne zabrániť znečisteniu ovzdušia a kontrolovať, aby sa chránila zdravie a bezpečnosť života ľudí.
Zároveň sa môže fotometra použiť aj v kombinácii s generátorom aerosólu na testovanie nainštalovaných filtrov v čistých miestnostiach. Otestujte systém, ako aj filter pre existenciu únikov, zabezpečil čistú úroveň čistej miestnosti.
2. Optické počítadlá častíc (OPC)
Optické počítadlo častíc je ďalším bežným typom detektora častíc. Používa tiež optický princíp na detekciu častíc tým, že svieti laserový zdroj svetla na malé častice vo vzduchu, ktoré odrážajú, rozptyľujú a absorbujú laserové svetlo. Počítadlo optických častíc získava charakteristiky týchto odrážaných, rozptýlených a absorbovaných svetelných signálov a vypočíta počet, veľkosť a distribúciu mikro častíc založených na nich. Na rozdiel od fotometrov optické počítadlá častíc testujú v dôsledku toho počet a distribúciu častíc. V závislosti od kanála veľkosti častíc produktu sa môže použiť na detekciu častíc rôznych veľkostí častíc, ako je 0,1 μm, 0,2 μm, 0,3 μm, 0,5 μm, 1,0 μm atď.
Počítadlá optických častíc sa široko používajú pri monitorovaní životného prostredia, priemyselnej výrobe, lekárskej a zdravotnej starostlivosti, spracovaní potravín a ďalších oblastiach. Môže sa použiť na monitorovanie počtu a distribúcie častíc na rôznych miestach, ako sú životné prostredie, čisté miestnosti v priemyselnej výrobe, spracovanie potravín, polovodičový priemysel, nemocničné operačné sály, oddelenia atď.
3. Aerodynamické spektrometre veľkosti častíc
Princíp spektrometra aerodynamickej veľkosti častíc je založený na kinetických vlastnostiach častíc suspendovaných v prietoku vzduchu, pomocou laserového rozptylu, fotoelektrického snímania, elektroniky a iných technológií, veľkosti častíc, tvaru a fyzikálnych vlastností častíc a iných parametrov na monitorovanie, analýzu a výpočet. Aerodynamický spektrometer veľkosti častíc môže merať rozsah veľkosti častíc vo všeobecnosti od 0,1 mikrónov do 100 mikrónov a môže analyzovať koncentráciu a distribúciu častíc s rôznymi veľkosťami častíc.
Podľa rôznych klasifikačných kritérií je možné rozdeliť aerodynamické spektrometre veľkosti častíc na prístroj na distribúciu veľkosti laserových častíc, viackanálový meter počtu impulzov, prístroj na meranie častíc rozptylu svetla a ďalšie typy. Medzi nimi môžu profily veľkosti laserových častíc priamo určiť parametre, ako je koncentrácia objemu, distribúcia veľkosti častíc a funkcia distribúcie veľkosti častíc. Viackanálové pulzné počítadlá používajú viacero kanálov na súčasné zaznamenávanie impulzov častíc a výpočet počtu impulzov na určenie počtu a distribúcie častíc. Meračy častíc svetla sa používajú na analýzu veľkosti a koncentrácie častíc rozptylom a difrakciou častíc laserovým svetlom.
Aerodynamické spektrometre veľkosti častíc sa široko používajú pri monitorovaní životného prostredia, atmosférickej vede, čistení vzduchu a ďalších oblastiach. Pri monitorovaní životného prostredia sa môže aerodynamický spektrometer veľkosti častíc použiť na monitorovanie koncentrácie a distribúcie rôznych typov častíc, aby sa poskytla vedecká a technická podpora na usmernenie riadenia životného prostredia a prevencie a kontroly znečistenia. V atmosférickej vede môže aerodynamický spektrometer veľkosti častíc študovať a simulovať atmosférické fyzikálne a chemické procesy, aby poskytoval technickú podporu atmosférickej ochrane životného prostredia. Pri čistení vzduchu sa môže aerodynamický spektrometer veľkosti častíc použiť na monitorovanie a kontrolu znečisťujúcich látok vo vzduchu v interiéri, aby sa zabezpečilo, že kvalita vzduchu v interiéri spĺňa požiadavky.
4. Kondenzačné jadro počítadla (CNC)
CNC je zariadenie, ktoré používa zásadu kondenzácie na zber a detekciu častíc. Funguje tým, že prechádza vzduchom cez chladiacu jednotku, ktorá kondenzuje vodnú paru vo vzduchu do rosy a spôsobuje, že sa vzduchové častice pripevňujú k povrchu rosy pri teplotách pod teplotou rosného bodu, aby sa vytvorili jadrá častíc, ktoré sa počítajú s počítadlom.
Podľa rôznych požiadaviek na detekciu a aplikačných scenárov možno CNC rozdeliť do dvoch kategórií, vzdialeného CNC a blízkosti CNC.
Vzdialená CNC sa vo všeobecnosti používa na vonkajšie monitorovanie životného prostredia a monitorovanie kvality ovzdušia a môže sa použiť na monitorovanie v reálnom čase v atmosférických podmienkach s výhodami širokého detekčného rozsahu a presných údajov. Na druhej strane sa CNC priblíženia používa hlavne na testovanie kvality vzduchu v interiéri s menším prietokom odberu, ktorý dokáže detekovať menšie častice a relatívne malý detekčný rozsah.
5. Analyzátory diferenciálnej mobility (DMA)
DMA je prístroj, ktorý používa migračné charakteristiky časticových látok v elektrickom poli na jeho detekciu a analýzu. Základným princípom je oddelenie častíc v elektrickom poli a určenie veľkosti, tvaru a počtu častíc podľa rýchlosti ich pohybu v elektrickom poli.
Existujú dva hlavné typy DMA, ktoré sa spoliehajú na elektro migráciu a tie, ktoré sa spoliehajú na skenovaciu elektrónovú mikroskopiu.
Medzi nimi je DMA, ktorá sa spolieha na metódu elektro-migrácie, zvyčajne rozdelená na dva rôzne typy, konkrétne hrubý detektor časticových látok a detektor jemných častíc. Hrubé detektory tuhých znečisťujúcich látok sa všeobecne používajú na detekciu hrubých častíc vo vzduchu, ako je napríklad piesok a uhoľný prach. Zatiaľ čo detektory jemných častíc sa používajú hlavne na detekciu jemných častíc s priemerom menším ako 2,5 mikrónov, ako je dym, výfuk z auta atď.
Analyzátor diferenciálnej mobility, ktorý sa spolieha na metódu skenovacieho elektrónového mikroskopu, sa používa na analýzu a detekciu častíc pozorovaním morfológie a veľkosti časticových látok pod skenovacím elektrónovým mikroskopom s vysokým rozlíšením.
Analyzátory mikro-mobility sa široko používajú v mnohých oblastiach, ako je ochrana životného prostredia, zdravie pri práci, medicína a bezpečnosť potravín.
V oblasti ochrany životného prostredia sa analyzátory diferenciálnej mobility používajú hlavne na detekciu vzdušných častíc, ako sú PM2.5 a ďalšie jemné častice, na vyhodnotenie stavu znečistenia ovzdušia. V oblasti zdravia pri práci sa analyzátory diferenciálnej mobility používajú na zisťovanie škodlivých tuhých znečisťujúcich látok na pracovisku, aby sa zabezpečila zdravie a bezpečnosť pracovníkov. V lekárskej oblasti sa analyzátory diferenciálnej mobility používajú na detekciu respiračných chorôb na diagnostiku a liečbu. V oblasti bezpečnosti potravín sa analyzátory diferenciálnej mobility používajú na detekciu škodlivých tuhých znečisťujúcich látok v potravinách, aby sa zabezpečila kvalita a bezpečnosť potravín.
Celkovo je detektor častíc veľmi dôležitým technickým nástrojom. Dokáže detegovať a analyzovať častice v rôznych rozsahoch rôznymi detekčnými princípmi a metódami. V prípade rôznych detekčných potrieb si môžeme zvoliť rôzne typy detektorov na monitorovanie a analýzu tuhých znečisťujúcich látok. A pomocou detektorov tuhých znečisťujúcich látok môžeme lepšie pochopiť situáciu v kvalite ovzdušia, aby sme udržali verejné prostredie a ľudské zdravie.
