[发明专利]一种基于差分电迁移的气溶胶颗粒分级装置

说明书

本发明涉及一种基于差分电迁移的气溶胶颗粒分级装置，包括鞘气腔体、尼龙滤网、环形分级区、气溶胶腔体、气溶胶出口狭缝、内电极、外电极、气溶胶采集狭缝，气溶胶采集孔、限流装置、剩余腔体装置和剩余气体出口通道；通入鞘气腔体的气体为不含颗粒物的空气；通入鞘气腔体的鞘气经过尼龙滤网整流进入环形分级区，气溶胶通过气溶胶出口狭缝进入环形分级区，特定电迁移率的气溶胶进入气溶胶采集孔；根据待分离出的气溶胶颗粒的粒径与电源电压之间的关系，通过对进入鞘气腔体的鞘气流量从剩余气体出口通道流出的气体流量的控制，实现不同粒径的气溶胶的分级。本发明提高了气溶胶颗粒粒径的测量范围，同时提高了小粒径气溶胶颗粒的分级精度。

技术领域

本发明涉及颗粒物检测技术领域，特别是涉及一种基于差分电迁移的气溶胶颗粒分级装置。

背景技术

气溶胶粒径分布的测量对于了解气溶胶对人类健康和全球气候的影响至关重要。电迁移技术由于其优于惯性或光学技术的独特优势，已广泛用于超细气溶胶、纳米颗粒和亚微米气溶胶的尺寸测量。差分迁移率分析仪在气溶胶科学中发挥了关键作用，可以根据粒子的电迁移率进行粒子分级。

目前，差分迁移率分析仪在粒径测量范围和分辨率有一定的局限性，并不能对大气中的气溶胶粒子进行精确的筛分。对于小粒径粒子，尤其是纳米量级以下颗粒，由于布朗运动剧烈，造成差分迁移率分析仪的分辨率极低。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于差分电迁移的气溶胶颗粒分级装置，提高了气溶胶颗粒粒径的测量范围，同时提高了小粒径气溶胶颗粒的分级精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于差分电迁移的气溶胶颗粒分级装置，包括鞘气腔体、尼龙滤网、环形分级区、气溶胶腔体、内电极、外电极、气溶胶采集狭缝，气溶胶采集孔、气溶胶通道、限流装置、剩余腔体装置和剩余气体出口通道；

所述尼龙滤网设置在所述鞘气腔体和所述环形分级区之间，且所述鞘气腔体、所述尼龙滤网和所述环形分级区从上到下依次设置，所述气溶胶腔体设置在所述环形分级区的侧壁，所述气溶胶腔体与所述环形分级区通过气溶胶出口狭缝连通，所述外电极为环形柱体，所述内电极为柱体，所述外电极设置在所述内电极的外侧，所述外电极和所述内电极之间的环形区域为所述环形分级区，且所述外电极位于所述气溶胶腔体的下方；

所述内电极包括从上到下依次设置的内电极上半部分、内电极连接部分和内电极下半部分；所述内电极上半部分、所述内电极下半部分和所述内电极连接部分同轴设置，所述内电极上半部分和所述内电极下半部分直径相同，所述内电极连接部分的直径小于所述内电极上半部分的直径，所述内电极上半部分和所述内电极下半部分之间的狭缝为所述气溶胶采集狭缝，所述连接部分水平方向设置有多个所述气溶胶采集孔；所述气溶胶采集孔的一端连通所述气溶胶采集狭缝，另一端连通所述气溶胶通道；所述内电极连接电源，所述外电极接地；

所述限流装置设置在所述环形分级区的下方，所述限流装置环绕在所述内电极外侧，且所述限流装置上方与所述外电极连接，所述限流装置下方与所述剩余腔体装置连接，所述剩余气体出口通道与所述剩余腔体装置连接；

通入所述鞘气腔体的气体为不含颗粒物的空气；

根据待分离出的气溶胶颗粒的粒径与所述电源电压之间的关系，通过对进入所述鞘气腔体的鞘气流量和从剩余气体出口通道流出的气体流量的控制，实现不同粒径的气溶胶的分级，从剩余气体出口通道流出的气体为鞘气和气溶胶的混合气体。

可选地，所述限流装置上方与所述外电极螺纹连接，所述限流装置下方与所述剩余腔体装置螺纹连接，所述限流装置的顶部与所述气溶胶采集孔之间的垂直距离为10mm；所述限流装置上均匀分布多个通孔，各所述通孔的一端与所述环形分级区相通，另一端与所述剩余腔体装置中腔体相通，每相邻两个通孔为一组，各组中两个通孔之间的角度为15度，各通孔的直径相同，各通孔的直径在0.8mm至1mm之间；所述剩余腔体装置环绕在所述内电极外侧；