[实用新型]一种机载快速冰核活化计数器

说明书

本实用新型公开了一种机载快速冰核活化计数器，包括腔室、制冷装置、进样装置、封闭循环气流装置以及激光粒子相态检测计数仪,进样装置设于进样控制箱内，封闭循环气流装置设于气流控制箱内，进样控制箱、气流控制箱、激光粒子相态检测计数仪以及腔室设于机架后部左上方，机架前部从下往上依次为制冷装置、供电箱和计算机控制箱，本实用新型是一种小型化、适合进行机载观测的快速冰核活化计数器，能够模拟实际作业时从冰核发生到活化的过程，具有大流量、测量周期短、可分辨固态冰晶、测量冰晶谱分布、冰晶成像的优点。

技术领域

本实用新型涉及体冰核活化领域，特别是一种机载快速冰核活化计数器。

背景技术

大气冰核是指大气中可以引发水蒸气的凝华或者促进过冷水滴冻结从而形成冰晶的固体粒子。除同质冻结核化外，异质大气冰核在自然界中通过凝华、凝结-冻结、浸润冻结、接触冻结4种活化方式形成冰晶，在冷云降水中起着激发过冷水向冰晶转化的作用。在中纬度地区，云中负温区存在冰晶，而且这些冰晶有条件进一步增长是形成降水必不可少的条件。因此，对大气冰核的观测分析，是研究自然冷云降水和人工影响冷云降水的基础性工作。1991 年在国际气溶胶和云的相互作用会议上，专家们再次强调了冰相过程在大气中的作用和冰核观测的重要性，并认为大气冰核除可能影响降水过程外，还可能通过影响云微物理结构而影响大气的辐射过程。近年有研究指出，大气冰核浓度的增加导致冷云反照率增大，从而可能导致气候变冷，表明冰核浓度的变化在全球气候变化中可能发挥着重要作用。因此，对大气冰核的观测分析一直受到科学家的高度重视。大气冰核的观测时间、地点、观测时云室温度、过饱和度、检验冰晶的方法、冰晶的计数、云室内壁结霜等许多因子会影响大气冰核浓度观测结果，因此大气冰核的观测方法和设备对于研究冰核浓度显得尤为重要。

目前使用的连续测量冰核的代表性装置有：①热力梯度扩散云室+光学粒子计数器检测 (代表装置：CFDC、ZINC、PINC、SPIN)；②混合云室+光学粒子相态检测(代表装置：FINCH)；③静力真空水汽扩散云室+CCD图像分析(代表装置：FRIDGE)；④膨胀云室+光学粒子计数器检测(代表装置：AIDA)，大型膨胀云室主要用于实验室研究。在地面监测活动中，如果不需要高时间分辨率，离线监测技术更有优势，如FRIDGE装置；而在高时间分辨率的场合，如机载观测，适合采用连续流测量方案，如CFDC或FINCH装置。2001年，第一次报道了CFDC装置在北冰洋上空对流层冰核的机载观测情况，但CFDC装置存在以下局限性：(1)需要人为干预来使室壁结冰，这充其量是一种半自动化的过程，限制了它们在连续监测应用中的使用； (2)由于冷墙上结霜，它们必须在几个小时后重新结冰；(3)工作需要层流条件，导致样本量相对较小(1～2L/min)。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种机载快速冰核活化计数器，以解决上述技术背景中所提出的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种机载快速冰核活化计数器，包括腔室、制冷装置、进样装置、封闭循环气流装置以及激光粒子相态检测计数仪，腔室为铜制空心圆柱体结构，进样装置包括第一虚拟冲击器，第一虚拟冲击器的进气端通过管道分别与第一阀门和第一HEPA过滤器的出气端连接；第一 HEPA的进气端与第二阀门的出气端连接，第一阀门和第二阀门的进气端与进气管道连接；第一虚拟冲击器的出气端通过干燥管道依次与逆流干燥器和第一制冷器连接，第一制冷器通过制冷管管道与腔室的顶端连接。

进一步的，制冷装置包括压缩制冷器；压缩制冷器的出口端通过冷凝管连接有第一电磁膨胀阀，所述第一电磁膨胀阀的出口端设有第一压力传感器，冷凝管的中间部分呈螺旋形状并缠绕在腔室的外壁上，压缩制冷器的入口端通过冷凝管连接有第二电磁膨胀阀，第二电磁膨胀阀的左右两端分别设有第三压力传感器和第二压力传感器。