Приборы и техника эксперимента, 2019, № 1, стр. 145-146

Разработанный в ИХКГ СО РАН диффузионный спектрометр аэрозоля ДСА-М предназначен для мониторинга аэрозольных частиц при решении широкого круга задач – от научных исследований до контроля загрязнений воздуха рабочей зоны. ДСА-М представляет собой автоматическое устройство для измерения концентраций и размеров нано- и субмикронных аэрозольных частиц.

Внешний вид спектрометра ДСА-М представлен на рис. 1, его блок-схема – на рис. 2. Спектрометр состоит из 10-каскадной диффузионной батареи, конденсационного укрупнителя, фотоэлектрического счетчика частиц, аспирационной системы, предназначенной для контроля и регулирования воздушных и аэрозольных потоков в приборе, а также блока питания и управления. Для передачи команд от управляющей программы спектрометру ДСА-М и приема от него измеренных данных связь с компьютером осуществляется через RS232-интерфейс.

Рис. 1.

Фотография диффузионного спектрометра аэрозоля ДСА-М.

Рис. 2.

Блок-схема диффузионного спектрометра аэрозоля ДСА-М. ДБФ – дибутилфталат.

В основе работы спектрометра ДСА-М лежит измерение вероятности прохождения (“проскока”) аэрозольных частиц через набор сеток в зависимости от диаметра частиц. Для этого аэрозольный поток с постоянной скоростью пропускается через 10-каскадную диффузионную батарею. Она представляет собой последовательность секций, первая из которых не содержит сеток и служит для определения общей концентрации аэрозольных частиц, остальные заполнены капроновыми сетками, установленными перпендикулярно потоку. Определение функции распределения частиц по размерам осуществляется с помощью измерения “проскоков” через каскады диффузионной батареи. Другими словами, измеряется отношение концентрации частиц в потоке до и после прохождения через каскады диффузионной батареи в различной последовательности. Функция распределения по размерам определяется из измеренных “проскоков” в рамках веерной модели теории фильтрации [1, 2]. Данный подход позволяет измерять спектры размеров частиц аэрозоля, содержащего несколько размерных мод [3, 4].

Определение общей концентрации и количества частиц, прошедших через определенное число секций диффузионной батареи, осуществляется с помощью фотоэлектрического счетчика частиц, содержащего аэрозольную кювету, блок фотоэлектронного умножителя (ф.э.у.) и осветитель. Для этого частицы после выхода из диффузионной батареи предварительно укрупняются до размера 0.7–1 мкм в конденсационном укрупнителе. В качестве рабочего вещества конденсационного укрупнителя используется дибутилфталат. Осветитель оптического счетчика создает в зоне наблюдения внутри аэрозольной кюветы световой пучок сечением 0.05 мм². При пересечении светового пучка частицей рассеянный ею свет собирается объективом приемной ветви, направляется на ф.э.у., где преобразуется в электрический импульс, который фиксируется электронной схемой. В результате измеряется число импульсов от частиц, прошедших через аэрозольную кювету, которое пересчитывается в аэрозольную концентрацию в потоке.

Управление спектрометром ДСА-М осуществляется персональным компьютером с помощью специально разработанного программного обеспечения, которое позволяет запускать, останавливать и устанавливать режимы замеров на ДСА-М. Программное обеспечение осуществляет расчет распределения по размерам аэрозольных частиц, средний размер частиц, а также представление исходных данных и результатов расчета в графическом виде без остановки измерений. Предусмотрена также возможность обработки полученных исходных данных и их экспорт.

Основные технические характеристики спектрометра ДСА-М. Диапазон измеряемых размеров частиц 3–1100 нм, диапазон измеряемых концентраций частиц 10–5 ⋅ 10⁵ см^–3, габариты 12 × 30 × 35 см, масса 6.5 кг.