[发明专利]自动测量大气气溶胶中有机碳/元素碳质量浓度的设备及方法

权利要求书

1.自动测量大气气溶胶中有机碳/元素碳质量浓度的设备，其特征在于：包 括有石英炉，所述石英炉包括一体化的相互联通呈直线排列的燃烧炉、氧化炉， 燃烧炉内固定有一石英滤膜，燃烧炉前端有一进光口，所述的进光口上安装有透 光窗片，所述的透光窗片前方安装有激光器，所述燃烧炉前端分别联通有氦气进 气管道与氦、氧混合气进气管道，氦气进气管道与氦、氧混合气进气管道中分别 安装有第一、第二电磁阀门，氦气和氦氧混合气的混合气体通过第三电磁阀门及 管道由燃烧炉进入氧化炉；氧化炉后端安装有透光视窗，透光视窗后端光路中安 装有激光探测器，所述的氧化炉后端联通CO₂溢出管通向NDIR检测模块，所述 CO₂溢出管中也安装有电磁阀门。

2.自动测量大气气溶胶中有机碳/元素碳质量浓度的方法，其特征在于：

(1)、设置石英炉，石英炉包括一体化的燃烧炉和氧化炉，燃烧炉和氧化炉 内分别安装热电偶测量炉内温度；待测石英滤膜置于燃烧炉内；在透明的燃烧炉 外，滤膜的两侧，分别安装激光器和激光探测器；He/O₂、He分析气通过阀控网 络由燃烧炉进入石英炉；氧化炉的出气端通往基于NDIR原理的CO₂检测模块；

(2)、第一阶段阀控网络往石英炉内注入He，程序控制燃烧炉升温到850度， 在这个过程中，一部分有机碳挥发并逸出，没有逸出的有机碳被高温碳化为元素 碳；逸出的有机碳通过管道进入填充MnO₂催化剂的氧化炉，被转化为CO₂，CO₂通过阀控网络进入所述的CO₂检测模块，被量化检测；检测完毕后，燃烧炉温 度降到600度，该阶段氧化炉始终保持850度；

(3)、第二阶段阀控网络向石英炉内注入He/O₂混和气，第二次升温开始，将 燃烧炉加热到850度，在这个过程中，在O₂的氧化作用下，元素碳和步骤(2)中 被碳化的有机碳被氧化为CO₂并逸出，逸出的CO₂通过管道入所述的CO₂检测 模块，被量化检测，该阶段氧化炉始终保持850度；

(4)、为了区分有机碳和元素碳的浓度，在整个加热过程中，激光器发出的激 光打在石英滤膜上，并由激光探测器接收透过石英滤膜的激光信号；在步骤(2) 中，由于有机碳被碳化为元素碳，所以接收到的透射激光会逐渐减弱；在步骤(3) 中，随着氧化炉内充He/O₂混和气，石英滤膜上的元素碳被氧化逸出，接收到的 透射激光逐渐变强，透射光强恢复到最初水平的时刻是有机碳、元素碳的分割点， 即此刻之前所述的CO₂检测模块量化的CO₂被认为是有机碳的贡献，而此刻之 后量化的CO₂被认为是元素碳的贡献。