В этой записи речь пойдет о том, как же сложно измерять эту пыль и специфика измерения пыли с помощью радиоизотопных анализаторов.
Сложности измерения пыли
Пыль может состоят из различных веществ, с разными физическими и химическими свойствами.
Посмотрите на фотографию из журнала Elements за август 2010 года:
(A) Типичные образования сажи; (B) Кристаллы сульфата кальция, следствие различных процессов сжигания; (C) Плагиоклас и сферы - следствия процессов обработки железной руды (D) Кальцит и глина натурального происхождения; (E) Диатомея (кремниевая водоросль) (F) Гидрослюда с фрагментами каменной соли; (G) Вот это я затрудняюсь перевести - firebush pollen (Hamelia patens); (H) Какие-то споры паразитирующие на пшенице(Puccinia triticina); (I) Брохосомы (вещество выделяющееся некоторыми насекомыми, эти частички ученые открыли только с помощью электронного микроскопа).
Это я к тому, что пыль это огромное многообразие различных веществ и измерять такое на уровнях микро граммов очень сложно. Необходимо принимать в расчет следующие факторы:
Далее более подробно о радиоизотопных анализаторах пыли.
Существует множество производителей радиоизотопных анализаторов пыли (Например: Verewa, Environnement S.A., Opsis), я могу рассказать только о возможностях HORIBA APDA-371 так как видел его непосредственно в работе и имею доступ к документации.
Главное достоинство анализаторов подобного типа это отличная корреляция с эталонным гравиметрическим методом, и независимость от типа пыли. То есть можно мерить как сажу так и какие-либо споры насекомых, без необходимости новой калибровки.
Прибор использует принцип измерения затухания бета излучения в качестве простого способа измерения массовой концентрации.
Источник малой мощности (<60 мкКи) испускает с постоянной интенсивностью электроны высокой энергии, называемые бета частицами. Количество испущенных частиц контролируется высокочувствительным сцинтилляционным счётчиком. Внешний насос прокачивает заданное количество воздуха через фильтровальную ленту (стандартно 2,3 м3/ч). Фильтровальная лента с накопившимся пылевым осадком помещается между источником бета частиц и детектором, что ведет к уменьшению количества бета частиц достигших детектора прямо пропорционально массе пыли.
Использование маломощного источника излучения важно не только с точки зрения безопасности, но и с точки зрения метрологии. Чем ниже мощность - тем более точные результаты, особенно при измерениях на уровне микрограмм.
Один измерительный цикл занимает 1 час. Несмотря на то, что это время (как и многие другие параметры) можно настроить произвольно, изменение этого параметра (как и многих других) может привести к получению не корректных результатов. Но если вы меняете длительность пробоотбора, следующий измерительный цикл начнется все равно через час. Это важно!.
Каждый час, прибор измеряет массу встроенной эталонной мембраны для проверки стабильности работы. В том случае если расхождения между заданными параметрами эталонной мембраны и фактически измеренными превышают 5%, то соответствующая информация отображается на как на встроенном, так и на внешнем регистраторе данных. За время тестирования в Германии, различия укладывались в 1% в течение 1 года непрерывной работы анализатора.
Сложности при измерение пыли с помощью радиоизотопных анализаторов, и в частности анализатора APDA-371, следующие:
Влияние радона в пересчете на массу составляет не более 0,3 мкг/м3. Это было неоднократно проверено очень простым способом. С анализатора демонтировался источник бета излучения и снимались показания вызванные исключительно от радона находящимся в атмосферном воздухе.
Пыль может состоят из различных веществ, с разными физическими и химическими свойствами.
Посмотрите на фотографию из журнала Elements за август 2010 года:
 |
| Различные виды пыли |
(A) Типичные образования сажи; (B) Кристаллы сульфата кальция, следствие различных процессов сжигания; (C) Плагиоклас и сферы - следствия процессов обработки железной руды (D) Кальцит и глина натурального происхождения; (E) Диатомея (кремниевая водоросль) (F) Гидрослюда с фрагментами каменной соли; (G) Вот это я затрудняюсь перевести - firebush pollen (Hamelia patens); (H) Какие-то споры паразитирующие на пшенице(Puccinia triticina); (I) Брохосомы (вещество выделяющееся некоторыми насекомыми, эти частички ученые открыли только с помощью электронного микроскопа).
Это я к тому, что пыль это огромное многообразие различных веществ и измерять такое на уровнях микро граммов очень сложно. Необходимо принимать в расчет следующие факторы:
- Размер (как аэродинамический, так и оптический)
- Плотность
- Форма
- Тип поверхности
- Цвет
- Химический состав
- Гидрофильность
- Наличие высоколетучих веществ
Далее более подробно о радиоизотопных анализаторах пыли.
Радиоизотопный анализатор (HORIBA APDA-371)
Существует множество производителей радиоизотопных анализаторов пыли (Например: Verewa, Environnement S.A., Opsis), я могу рассказать только о возможностях HORIBA APDA-371 так как видел его непосредственно в работе и имею доступ к документации.
Главное достоинство анализаторов подобного типа это отличная корреляция с эталонным гравиметрическим методом, и независимость от типа пыли. То есть можно мерить как сажу так и какие-либо споры насекомых, без необходимости новой калибровки.
Прибор использует принцип измерения затухания бета излучения в качестве простого способа измерения массовой концентрации.
Источник малой мощности (<60 мкКи) испускает с постоянной интенсивностью электроны высокой энергии, называемые бета частицами. Количество испущенных частиц контролируется высокочувствительным сцинтилляционным счётчиком. Внешний насос прокачивает заданное количество воздуха через фильтровальную ленту (стандартно 2,3 м3/ч). Фильтровальная лента с накопившимся пылевым осадком помещается между источником бета частиц и детектором, что ведет к уменьшению количества бета частиц достигших детектора прямо пропорционально массе пыли.
Использование маломощного источника излучения важно не только с точки зрения безопасности, но и с точки зрения метрологии. Чем ниже мощность - тем более точные результаты, особенно при измерениях на уровне микрограмм.
Один измерительный цикл занимает 1 час. Несмотря на то, что это время (как и многие другие параметры) можно настроить произвольно, изменение этого параметра (как и многих других) может привести к получению не корректных результатов. Но если вы меняете длительность пробоотбора, следующий измерительный цикл начнется все равно через час. Это важно!.
Каждый час, прибор измеряет массу встроенной эталонной мембраны для проверки стабильности работы. В том случае если расхождения между заданными параметрами эталонной мембраны и фактически измеренными превышают 5%, то соответствующая информация отображается на как на встроенном, так и на внешнем регистраторе данных. За время тестирования в Германии, различия укладывались в 1% в течение 1 года непрерывной работы анализатора.
Сложности при измерение пыли с помощью радиоизотопных анализаторов, и в частности анализатора APDA-371, следующие:
Наличие в воздухе радиоактивного газа - радона.
Радон есть везде, и естественно он регистрируется на детекторе немного уменьшая абсорбцию от бета источника анализатора.Влияние радона в пересчете на массу составляет не более 0,3 мкг/м3. Это было неоднократно проверено очень простым способом. С анализатора демонтировался источник бета излучения и снимались показания вызванные исключительно от радона находящимся в атмосферном воздухе.
Влажность. Вода поглощает бета излучение но не является пылью.
Для борьбы с влиянием влажности в анализаторе APDA-371 используется специальная система обогрева с автоматическим контролем влажности, которая поддерживает поддерживает показатель относительной влажности на уровне менее 40%. Таким образом влияние высокой влажности на результат измерений не превышает 1-2%. <И вот тут очень важным является то, что цикл пробоотбора длиться менее одного часа, а затем фильтровальная лента передвигается и пробоотбор осуществляется на новом (сухом) месте. В том случае если бы мы продолжали отбирать на тот же фильтр в течение, например, 24 часов, то мы получили бы эффект 2%*24 = 48%, что вряд ли можно назвать приемлемым. Поэтому те приборы которые осуществляют пробоотбор дольше требуют более мощных систем обогрева, что ведет к удорожанию, усложнению и повышению расхода электроэнергии.
Изменение параметров во время пробоотбора (температуры, влажности, скорости, давления)
Снижение давления обусловлено образованием осадка на фильтре. Так как пробоотбор длится, как правило, всего 40 минут, а затем на 20 минут прекращается, то негативный эффект от снижения давления в анализаторе APDA-371 отсутствует.
Потеря высоколетучих соединений (например, NH4N03) обуславливается изменениями влажности и температуры, слишком длительным пробоотбором или перегревом. И опять так как цикл пробоотбора у APDA-371 начинается каждый час на чистой фильтровальной ленте, потери высколетучих соединений минимизируются. Это одна из серьезных проблем с которой столкнулись анализаторы пыли марки TEOM.
Таким образом, становится возможным воспользоваться всеми преимуществами радиоизотопных анализаторов пыли, и свести недостатки этого метода к минимально возможным.
Потеря высоколетучих соединений (например, NH4N03) обуславливается изменениями влажности и температуры, слишком длительным пробоотбором или перегревом. И опять так как цикл пробоотбора у APDA-371 начинается каждый час на чистой фильтровальной ленте, потери высколетучих соединений минимизируются. Это одна из серьезных проблем с которой столкнулись анализаторы пыли марки TEOM.
Таким образом, становится возможным воспользоваться всеми преимуществами радиоизотопных анализаторов пыли, и свести недостатки этого метода к минимально возможным.
Комментариев нет:
Отправить комментарий