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Pallas Instruments (Shanghai) Co., Ltd
SMPS走査電気移動度粒子径分光計の原理と応用概要
日付：2025-12-15読み：0
SMPS走査電気移動度粒子径分光計空気中のサブミクロンからナノスケール粒子状物質の粒径分布を測定するための装置であり、その原理は電場中の帯電粒子の電気移動度とその粒径との対応関係に基づいて、差分mobility分析により粒径分解と濃度計数を実現する。
1、計器の核心原理は電気移動度分析である。粒子状物質は大気中で自然に少量の電荷を帯びるか、既知の電荷が与えられた後、既知の電界強度の移動領域に入る。電場の作用の下で、荷電粒子は気流方向に沿って移動し、移動速度は粒子の電気移動度に比例する。電気移動度は粒子径に反比例し、粒子径が小さいほど移動が速い。移動区の両端には電極が設けられており、粒子は電界と気流の共同作用の下で移動管を通過し、異なる移動度の粒子は異なる位置で分離される。分離された粒子は検出器に入り、通常は凝縮粒子カウンタまたはファラデーカップであり、検出器は粒子の到着数と移動時間に基づいて対応する電気移動度を計算し、粒子径に換算する。電場強度を連続的に変化させることにより、機器は一連の電気移動度範囲を走査することができ、それにより連続的な粒径分布スペクトルを得ることができる。
2、計器の構造には主に中和器、差分移動管、電界走査システムと粒子検出器が含まれる。中和器はエアロゾル粒子を既知の荷電分布に充電し、測定の一貫性を保証するために使用される。差分マイグレーション管は粒子を分離する重要な部品であり、内部の気流は電界方向と平行であり、粒子は管内でマイグレーションとフォーカス過程を経て、重なりと損失を減少する。電界走査システムは設定プログラムに従って電圧を連続的に調整し、異なる粒径粒子が検出器に順次到達するようにする。検出器は粒子信号を電気信号に変換して計数し、走査時間と電圧変化を結合して粒径−濃度対応データを生成する。システム全体を恒温恒湿条件下で動作させ、環境変化が移動度と検出効率に与える影響を低減する必要がある。
3、SMPS走査電気移動度粒子径分光計主な応用は大気と環境粒子状物質の研究、職業衛生モニタリング及び燃焼と工業過程の分析に集中している。大気研究において、それは微粒子状物質と超微粒子状物質の濃度変化を見分けることができ、汚染源、二次エアロゾル形成及び粒子状物質の進化過程の分析を助ける。職業衛生分野では、作業場におけるナノスケール粉塵の暴露レベルを評価し、防護戦略に根拠を提供することができる。燃焼と工業排出モニタリングにおいて、エンジン排ガス、溶融または化学工業過程で発生したナノ粒子の特性を分析し、排出制御とプロセス最適化をサポートすることができる。この装置はまた化学成分分析装置と併用し、粒子径と化学組成の同期測定を実現し、粒子状物質の健康効果と気候影響研究に多次元データを提供することができる。
4、使用とデータ処理は荷電効率、伝送損失と検出効率の補正に注意する必要がある。粒径の異なる粒子の荷電率には差があり、理論や実験によって補正濃度を標定する必要がある。マイグレーション管と接続管の幾何形状は粒径依存の伝送損失をもたらし、データ処理に伝送関数補正を導入すべきである。検出器による異なる粒径粒子の計数効率は一定ではなく、標準粒子の校正が必要である。環境温湿度は空気粘性と粒子拡散特性を変化させ、測定中にリアルタイムに記録し、結果の修正に用いるべきである。
SMPS走査電気移動度粒子径分光計電場移動分離と粒径走査により、サブミクロンとナノ粒子状物質の高精度粒径分布測定を実現した。その原理は明晰で、構造は明確で、環境、健康と工業分野で粒子状物質の特性研究に有効な技術手段を提供した。