本发明专利技术涉及一种微型手持式纳米级颗粒物检测装置及检测方法。该装置包括气溶胶光致荷电器、气溶胶沉淀器和气溶胶混合型凝结粒子计数器；气溶胶光致荷电器包括荷电壳体、UVC发光装置和金属电子收集网；气溶胶沉淀器包括沉淀器主体和电绝缘垫片；沉淀器主体包括第一金属板、金属盘和第二金属板；第一金属板与金属盘之间留有第一间隙，该间隙与电绝缘垫片的内壁形成第一流动室；第二金属板与金属盘之间留有第二间隙，该间隙与电绝缘垫片的内壁形成第二流动室；气溶胶混合型凝结粒子计数器包括气溶胶生长模块和光电检测模块。本发明专利技术具有测量设备结构简单、体积小等特点，能够实现低浓度超细颗粒物粒径谱的直接测量和大范围的布点测量。量。量。
【技术实现步骤摘要】
一种微型手持式纳米级颗粒物检测装置及检测方法
[0001]本专利技术涉及超细颗粒物暴露检测
，具体涉及一种微型手持式纳米级颗粒物检测装置及检测方法。
技术介绍
[0002]大气中的纳米颗粒物是雾霾等大气环境污染问题的重要成因之一。生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室发现，在普通人群血液和胸腔积液中发现外源性超细颗粒物。超细颗粒物经鼻呼吸后，可以沉积在全肺、鼻、咽、喉、支气管、气管、肺泡以及大脑等组织器官。尽管大量流行病学和毒理学研究将接触纳米级颗粒物与有害健康影响联系起来，但颗粒物数量和粒径分布浓度这两种有毒气溶胶的重要指标仍未受到直接监管。
[0003]在不同的燃烧源、化学过程和气溶胶反应器的废气中，均存在亚微米和纳米范围的颗粒。例如柴油和喷气发动机的废气，燃煤发电厂的排放物以及焊接烟雾，这种纳米物质被定义为环境污染。另外，随着纳米技术工业和半导体行业的发展，不同材料的纳米颗粒在化学反应器中合成出来，用于各种现代工业应用。与此同时，纳米颗粒物会影响半导体工艺水平，因此对半导体生产车间中纳米颗粒物粒径分布情况的监测尤为重要。
[0004]现阶段，气溶胶的商业检测仪器主要有基于光散射原理的激光散射强度检测法，基于运动学性质的空气动力学粒径检测法和基于粒子电迁移率的电迁移率检测法等。空气动力学和光散射方法多适用于微米级颗粒物的测量，基于电迁移率原理的仪器适用于测量纳米和亚微米级的颗粒物。但是当前基于电迁移率原理的仪器体型较大，成本较高，不适用于便携测量和大范围的布点测量。同时，基于电迁移率原理的仪器的荷电模块多采用扩散荷电、电晕荷电等，该类方法在放电过程中容易产生臭氧，且需要定期更换钨针；粒子采集模块多采用法拉第杯静电计，不适用于在低浓度环境测量。
[0005]因此，开发一种低检测下限、低成本、微型化纳米级的便携超细颗粒物粒径谱仪是有必要的。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提供一种微型手持式纳米级颗粒物检测装置及检测方法，该检测装置及检测方法能够解决现有技术中的不足，具有测量设备结构简单、体积小、低检测下限等特点，能够实现超细颗粒物粒径谱的直接测量和大范围的布点测量。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0008]在本专利技术的第一方面，公开了一种微型手持式纳米级颗粒物检测装置。
[0009]一种微型手持式纳米级颗粒物检测装置，该装置包括依次设置的气溶胶光致荷电器、气溶胶沉淀器和气溶胶混合型凝结粒子计数器；
[0010]所述气溶胶光致荷电器包括荷电壳体以及安装于所述荷电壳体上的UVC发光装置和金属电子收集网；
[0011]所述气溶胶沉淀器包括沉淀器主体和套设在所述沉淀器主体外侧的电绝缘垫片；所述沉淀器主体包括依次设置的第一金属板、金属盘和第二金属板；所述金属盘上开设有若干个通孔；所述第一金属板与所述金属盘之间留有第一间隙，该间隙与所述电绝缘垫片的内壁形成第一流动室；所述第二金属板与所述金属盘之间留有第二间隙，该间隙与所述电绝缘垫片的内壁形成第二流动室；所述通孔，用于连通所述第一流动室与第二流动室；
[0012]所述气溶胶混合型凝结粒子计数器包括依次设置的粒子增长模块和光电检测模块。
[0013]进一步的，所述荷电壳体具有同轴设置的荷电器气溶胶入气口和荷电器气溶胶出气口；
[0014]所述荷电壳体在所述UVC发光装置的两侧安装有密封胶圈；
[0015]所述荷电壳体下端呈45
°
斜坡状。
[0016]进一步的，所述UVC发光装置发出的光垂直于气溶胶流动方向。
[0017]进一步的，所述金属电子收集网固定在所述荷电壳体的内部，且与所述UVC发光装置分别位于气溶胶气流的两侧。
[0018]进一步的，所述第一金属板上开设有入口管，所述入口管与所述荷电壳体内部相连通；
[0019]所述第二金属板上开设有出口管，所述出口管与所述气溶胶混合型凝结粒子计数器相连。
[0020]进一步的，所述金属盘接高压电，所述第一金属板和所述第二金属板接地或者偏置到相对于所述金属盘的单独电势，在所述第一流动室及所述第二流动室中分别建立一个电场，形成一个单独电场，不与仪器其他电子设备共地。
[0021]进一步的，所述粒子增长模块包括气溶胶生长腔壳体以及与所述气溶胶生长腔壳体相连通的储液槽；所述气溶胶生长腔壳体的外壁上设置有加热套件、制冷套件和绝热套件；所述气溶胶生长腔壳体上开设有第一气溶胶进气口、气溶胶出气口和工作液入口；所述第一气溶胶进气口与所述气溶胶沉淀器的出口相连；所述工作液入口与储液槽相连；所述加热套件，用于加热工作液使其变成蒸汽；所述制冷套件，用于降低气溶胶温度；所述绝热套件，用于隔温、使热蒸汽与冷气溶胶进行绝热混合；所述储液槽，用于储存工作液；
[0022]所述光电检测模块包括光电检测腔体以及安装于所述光电检测腔体上的光电发射器和光电探测器；所述光电检测腔体上开设有第二气溶胶出气口。
[0023]进一步的，该装置还包括主控制模块；
[0024]所述主控制模块包括控制器、真空泵、扫描电压模块、电源模块和光电信号处理模块；
[0025]所述控制器的输出端分别接所述扫描电压模块的输入端和所述真空泵的输入端；
[0026]所述扫描电压模块的输出端分别与所述第一金属板、第二金属板和金属盘相连；
[0027]所述光电信号处理模块与光电探测器相连；
[0028]所述真空泵分别与所述第一气溶胶出气口、所述第二气溶胶出气口相连。
[0029]在本专利技术的第二方面，公开了一种上述检测装置的检测方法。
[0030]该方法包括：
[0031](1)气溶胶样气以一定流速进入气溶胶光致荷电器。
[0032](2)气溶胶光致荷电器中的UVC发光装置发射出UVC光线，UVC光线与气溶胶碰撞使气溶胶丢失电子，逸出的电子被金属电子收集网收集，使得气溶胶样气中的超细颗粒物带上正电荷，得到带电颗粒物。
[0033](3)带电颗粒物被引入气溶胶沉淀器的第一流动室中，带电颗粒物沿径向向外移动，穿过金属盘上的通孔，进入到第二流动室中并径向会聚到出口管处；当在第一流动室或者第二流动室上建立固定电场时，带电颗粒物的轨迹发生偏转，满足设定电迁移率的带电颗粒物沉积在第一金属板或第二金属板上，其余带电颗粒物将部分或全部从气溶胶沉淀器离开进入到气溶胶混合型凝结粒子计数器中。
[0034](4)进入到气溶胶混合型凝结粒子计数器中的超细颗粒物与经过制冷套件降温及加热套件加热后的工作液蒸汽混合，实现超细颗粒物的凝结增长；凝结增长后的超细颗粒物经过光电检测腔体，最终由气溶胶出气口离开。工作液是存储在储液槽中的，工作液通过加热套件加热形成工作液蒸汽，超细颗粒物(气溶胶)与工作液蒸汽在气溶胶生长腔壳体的丁字口处混合。热的工作液蒸汽与冷的颗粒物混合时就会开始增长，热的蒸汽会包裹在颗粒物上，从而使得颗粒物的体积变大，达到光电检测本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微型手持式纳米级颗粒物检测装置，其特征在于，该装置包括依次设置的气溶胶光致荷电器、气溶胶沉淀器和气溶胶混合型凝结粒子计数器；所述气溶胶光致荷电器包括荷电壳体以及安装于所述荷电壳体上的UV发光装置和金属电子收集网；所述气溶胶沉淀器包括沉淀器主体和套设在所述沉淀器主体外侧的电绝缘垫片；所述沉淀器主体包括依次设置的第一金属板、金属盘和第二金属板；所述金属盘上开设有若干个通孔；所述第一金属板与所述金属盘之间留有第一间隙，该间隙与所述电绝缘垫片的内壁形成第一流动室；所述第二金属板与所述金属盘之间留有第二间隙，该间隙与所述电绝缘垫片的内壁形成第二流动室；所述通孔，用于连通所述第一流动室与第二流动室；所述气溶胶混合型凝结粒子计数器包括依次设置的粒子增长模块和光电检测模块。2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述荷电壳体具有同轴设置的荷电器气溶胶入气口和荷电器气溶胶出气口；所述荷电壳体在所述UVC发光装置的两侧安装有密封胶圈；所述荷电壳体下端呈45
°
斜坡状。3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述UVC发光装置发出的光垂直于气溶胶流动方向。4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述金属电子收集网固定在所述荷电壳体的内部，且与所述UVC发光装置分别位于气溶胶气流的两侧。5.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述第一金属板上开设有入口管，所述入口管与所述荷电壳体内部相连通；所述第二金属板上开设有出口管，所述出口管与所述气溶胶混合型凝结粒子计数器相连。6.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述金属盘接高压电；所述第一金属板和所述第二金属板接地或者偏置到相对于所述金属盘的单独电势，在所述第一流动室及所述第二流动室中分别建立一个电场，形成一个单独电场，不与仪器其他电子设备共地。7.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述粒子增长模块包括气溶胶生长腔壳体以及与所述气溶胶生长腔壳体相连通的储液槽；所述气溶胶生长腔壳体的外壁上设置有加热套件、制冷套件和绝热套件；所述气溶胶生长腔壳体上开设有气溶胶进气口、第一气溶胶出气口和工作液入口；所述第一气溶胶进气口与所述气溶胶沉淀器的出口相连；所述工作液入口与储液槽相连；所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：王焕钦，周纪彤，黄舸航，陈大仁，刘金鑫，孙强，虞发军，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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