[实用新型]小型化快速测量细粒子粒径分布的平板装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及大气环境细粒子检测技术领域，具体是一种小型化快速测量细粒子粒径分布的平板装置。

背景技术

近年来随着生活水平的不断上升，空气污染的不断恶化，人们逐渐把目光投向环境污染这块，对公共健康日益关注，尤其是对大气环境中的颗粒物变得格外重视。虽然细颗粒物只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。研究表明，颗粒越小对人体健康的危害越大。同时细颗粒物能飘到较远的地方，影响范围较大，因此在测量颗粒物浓度时有必要对颗粒物进行分级。

目前国际上普遍采用光散射和空气动力学飞行时间测量相结合的方法来实现光散射粒径或者空气动力学粒径的测量，如光学粒子计数器、空气动力学粒径谱分析仪，但都很难测量粒径在300nm以下的大气细粒子。对于粒径在100nm以下的大气细粒子的粒径测量，国际上主要通过带电粒子在电场中的电迁移特性，根据不同粒径粒子的电迁移率不同，来实现粒径的分级。

传统的纳米级别的粒子分级仪器，设计了扫描电迁移率粒径谱仪（SMPS）+法拉第杯静电计（FCE）的组合测量系统，体积都比较庞大，分为好几个独立模块，而且价格都比较昂贵。例如德国Grimm公司的研发人员将电迁移扫描和法拉第杯微电流检测相结合，结构复杂、体积庞大，不适宜移动污染源的检测；同时现有技术一般都采用宏观的机械结构，对零件的加工装配提出了极高的要求，同时一般都难以做到小型化和实时监测。如美国Chen D.R.教授在检测模块的结构尺寸上做出了很大的贡献，体积方面做成了小型化，但是其检测模块的扫描是固定不变的，同时单个静电计检测测量比多个静电计并行测量慢，实时性差，不适合快速测量粒径谱的场合，如移动污染源颗粒物排放快速检测。

目前常见商业化的粒径检测仪器中迁移管大都采用圆柱结构，其由内外两个同心圆柱电极构成，对电极的同轴度要求极高，其很小误差也会导致电场的不均匀而降低DMA的检测性能；并且电极尺寸越小，其同轴度精度越难控制，这大大增强了DMA迁移管微型化的难度。同时电荷收集设备需使用法拉第杯，增加了系统复杂性、体积和成本，且测量系统关键核心模块无法一体集成和屏蔽。最终导致整个测量系统加工装配工艺难度大，结构复杂、体积大、成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种小型化快速测量细粒子粒径分布的平板装置，弥补现有细粒子粒径分布测量技术的不足，尤其是解决现有测量设备不能快速实时测量、体积庞大、不易携带等问题。

本实用新型的技术方案为：

一种小型化快速测量细粒子粒径分布的平板装置，该装置包括单极性平板荷电模块、平板检测模块以及微电流信号处理与电压控制模块；

所述单极性平板荷电模块包括相互平行且正对设置的第一上面板和第一下面板、均匀开设在第一上面板和第一下面板上且垂直对应的放电腔室、设置在放电腔室内的放电针以及用于封闭放电腔室的导电多孔板；所述第一上面板与第一下面板之间构成鞘气进气通道；

所述平板检测模块包括相互平行且正对设置的第二上面板和第二下面板、设置在第二上面板上的若干分离电极、与分离电极一一对应连接的若干电压源、用于集中安装电压源的多端口阵列电压源、设置在第二下面板上且与分离电极一一对应的敏感电极、与敏感电极一一对应连接的若干静电计以及设置在第二上面板和第二下面板后端的废气出口；所述第二上面板与第一上面板之间相互平行且构成样气进气通道；

所述微电流信号处理与电压控制模块包括控制器、与放电针连接的单极性高压源及其控制电路、与多端口阵列电压源连接的扫描电压控制电路、与静电计连接的微电流检测处理电路、与鞘气进气通道、样气进气通道和废气出口连接的真空泵及其驱动电路、与控制器交互连接的存储器以及输入端与控制器的输出端连接的显示器；所述微电流检测处理电路的输出端连接控制器的输入端，所述控制器的输出端分别连接单极性高压源及其控制电路的输入端、扫描电压控制电路的输入端和真空泵及其驱动电路的输入端。

所述的小型化快速测量细粒子粒径分布的平板装置，所述第一上面板、第一下面板、第二上面板和第二下面板均采用氧化铝陶瓷制备；所述第一上面板与第一下面板的间距为2～6mm，所述第二上面板与第二下面板的间距为1～8mm，所述样气进气通道的进气口缝为0.5～2mm。

所述的小型化快速测量细粒子粒径分布的平板装置，所述放电针呈阵列垂直对称结构，由钨、铜或不锈钢制备，其针尖的曲率半径为10～200um。