طراحي و ساخت سامانه اندازه گير ذره ها به روش پويش تحرك براي تعيين توزيع اندازه ذره هاي آئروسل

Design and Construction of a Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS) to Determine Particle Size Distribution of Aerosolerosols

در اين پژوهش، سامانه اندازه گير ذره ها به روش پويش تحرك ساخته شد و براي اندازه گيري توزيع اندازه ذره ه اي آئروسل زير ميكرون استفاده شد. طيف سنج SMPS به صورت گسترده به عنوان يك روش استاندارد براي اندازه گيري توزيع اندازه ذره ها مورد استفاده قرار مي گيرد. اين دستگاه اندازه گيري به طور معمول براي اندازه گيري دقيق اندازه ذره هاي نانومتري محلول در مايع ها مورد استفاده قرار مي گيرد. SMPS از اتصال دستگاه هاي اتمايزر، خنثي ساز بار ذره ها، آناليز كننده تحرك ديفرانسيلي و ذره شمار تراكمي ساخته مي شود. هر كدام از دستگاه هاي اين سامانه به صورت مجزا طراحي و ساخته شد و سپس آزمايش هاي اوليه انجام شد. در مرحله بعد همه دستگاه ها به هم متصل شده و سامانه SMPS را تشكيل دادند. در اين سامانه، ذره هاي نمونه نخست توسط اتمايزر اسپري شد سپس رطوبت آن ها توسط خشك كن نفوذي حذف شد و ذره هاي آئروسل اتميزه شده به درون خنثي ساز بار ذره ها جريان يافت. ذره هاي آئروسل در زمان عبور از خنثي ساز، توزيع بار مشخصي پيدا كردند. سپس جريان آئروسل در يك ولتاژ انتخابي به وسيله DMA جداسازي شده تا ذره ها با اندازه مشخص استخراج شود. ذره هاي خروجي از DMA به سمت ذره شمار تراكمي هدايت شدند تا به صورت تك تك شمارش شوند و توزيع اندازه ذره ها به صورت تعداد بر حسب قطر آن ها ترسيم شود. برسنجي SMPS به وسيله ذره هاي تك اندازه 100 نانومتري انجام شد. اين روش مستقل از ضريب شكست ذره ها و مايع حلال مي باشد و از دقت اندازه گيري و تكرارپذيري بالايي برخوردار مي باشد. تفكيك پذيري بالاي داده ها تا 250 كانال، بازه ي گسترده اندازه (از 1nm تا nm1000) ،اندازه گيري سريع (توزيع اندازه كامل در 10 دقيقه) و بازه ي غلظت گسترده از 1 تا3/cm ذره 107 از جمله برتري هاي اين دستگاه نسبت به سامانه هاي موجود مي باشد.

In this study, the Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS) was constructed and used to determine the particles size distribution of submicron aerosols. SMPS Spectrometer is widely used as the standard method to measure airborne particle size distributions. This particle sizer is also routinely used to make accurate nanoparticle size measurements of particles suspended in liquids. The SMPS consists of the constant output atomizer, the particle charge neutralizer, Differential Mobility Analyzer (DMA) and Condensation Particle Counter (CPC). Each part of this system was designed and constructed separately and then primary experiments were done. In the next step assembling of all devices was done to create a SMPS system. In this system, the Polydispersed aerosols were created from the atomizer inside the diffusion drier tube to eliminate their humidity. The polydispersed aerosols exiting the drier were passed through the neutralizer to obtain a known charge distribution. Then the aerosol stream was classified by the DMA at a selected voltage to extract a known particle diameter. The exiting particles from the DMA were led to the CPC in order to count particles number and to measure the size distribution. Calibration of SMPS performance by monodispersed particles with 100 nm size. This method is independent of the refractive index of the particle or fluid and has a high degree of absolute sizing accuracy and measurement repeatability. High-resolution data up to 250 channels, broad size range (from 1 nm to 1,000 nm), fast measurements (complete size distributions in 10 minutes) and wide concentration range from 1 to 107 particles/cm3 are some advantages of this instrument over the existing systems.