Alipaineimpaktorin kalibrointi laajalla hiukkaskokoalueella
Aitomaa, Miika (2012)
2012
Matemaattisten aineiden opettajakoulutus
Luonnontieteiden ja ympäristötekniikan tiedekunta - Faculty of Science and Environmental Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2012-02-08
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201203141064
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201203141064
Tiivistelmä
Testiaerosolien luotettava generointi on oleellinen osa aerosolifysiikan mittalaitteiden kalibrointia. Ilman onnistunutta kalibrointia laitteen käyttäytyminen nojaisi yksinään teoriaan, eikä teorian paikkansapitävyyttä pystyttäisi käytännössä todentamaan. Ali-paineimpaktorien kalibrointia varten tuotettavien testiaerosolien generoinnissa joudutaan turvautumaan useampaan menetelmään, sillä impaktorien toimintaskaala on hyvin laaja. Testiaerosoleiksi kelpaavia hiukkasia on kohtalaisen helppoa ja yksinkertaista valmistaa, mutta generointimenetelmien haasteet liittyvätkin siihen, miten hiukkasista saadaan monodispersiivisiä eli halkaisijaltaan mahdollisimman yhdenkokoisia. Mono-dispersiivisten hiukkasten avulla saadaan mitattua hiukkasten luokitteluun perustuvien mittalaitteiden vaste hiukkaskoon funktiona ja täten toimintaparametrit kalibroitua.
Työssä on pyritty kuvaamaan käytetyimmät testiaerosolien generointimenetelmät, kuvaamaan generointiin liittyvät ongelmat sekä antamaan kehitysehdotuksia luotetta-vamman hiukkasgeneroinnin toteuttamiseksi. Tulokset on kuvattu uuden sähköisen ali-paineimpaktorin (ELPI+) kalibroinnin yhteydessä, mitä varten testiaerosoleja tuli tuottaa laajalla hiukkaskokoalueella 10 nm … 10 μm.
Työn tuloksena osoittautui, että aikaisemmissa impaktorien kalibrointiraporteissa käytettyä haihdutus-tiivistysgeneraattoria (ECG) ei tulisi jatkossa käyttää ultrapieniä hiukkaskokoja suuremmille hiukkasille. Hiukkasten neutraloinnin yhteydessä muodos-tuvan bipolaarisen varausjakauman seurauksena hiukkasilla on liian suuri todennäköisyys varautua useammin kuin yhden alkeisvarauksen verran, mikä huonontaa sähköisen luokittelun avulla saatujen hiukkasten monodispersiivisyyttä. Vaikka impaktorien kalib-roinnin tuloksia voidaan jälkikäteen korjata niin kutsutun monivarauskorjauksen avulla, ei korjausta voida pitää luotettavana, ellei hiukkasiin muodostuvaa varausjakaumaa tun-neta täsmällisesti. Toistaiseksi bipolaariselle varausjakaumalle ei ole olemassa tarpeeksi yleispätevää mallia.
Vaihtoehtona perinteisille sähköiseen luokitteluun perustuville menetelmille suosi-tellaan uutta kerran varattujen hiukkasten tuottamiseen perustuvaa hiukkaspitoisuus referenssiä (SCAR) mahdollisimman laajalle hiukkaskokoalueelle, minkä johdosta säh-köinen luokittelu voidaan toteuttaa huomattavasti luotettavammin ja täten generoida monodispersiivisempiä hiukkasia. Alipaineimpaktorien mittaamien suurimpien hiukkas-ten generointiin suositellaan edelleen perinteistä värähtelevään aukkoon perustuvaa ae-rosoligeneraattoria (VOAG). /Kir12
Työssä on pyritty kuvaamaan käytetyimmät testiaerosolien generointimenetelmät, kuvaamaan generointiin liittyvät ongelmat sekä antamaan kehitysehdotuksia luotetta-vamman hiukkasgeneroinnin toteuttamiseksi. Tulokset on kuvattu uuden sähköisen ali-paineimpaktorin (ELPI+) kalibroinnin yhteydessä, mitä varten testiaerosoleja tuli tuottaa laajalla hiukkaskokoalueella 10 nm … 10 μm.
Työn tuloksena osoittautui, että aikaisemmissa impaktorien kalibrointiraporteissa käytettyä haihdutus-tiivistysgeneraattoria (ECG) ei tulisi jatkossa käyttää ultrapieniä hiukkaskokoja suuremmille hiukkasille. Hiukkasten neutraloinnin yhteydessä muodos-tuvan bipolaarisen varausjakauman seurauksena hiukkasilla on liian suuri todennäköisyys varautua useammin kuin yhden alkeisvarauksen verran, mikä huonontaa sähköisen luokittelun avulla saatujen hiukkasten monodispersiivisyyttä. Vaikka impaktorien kalib-roinnin tuloksia voidaan jälkikäteen korjata niin kutsutun monivarauskorjauksen avulla, ei korjausta voida pitää luotettavana, ellei hiukkasiin muodostuvaa varausjakaumaa tun-neta täsmällisesti. Toistaiseksi bipolaariselle varausjakaumalle ei ole olemassa tarpeeksi yleispätevää mallia.
Vaihtoehtona perinteisille sähköiseen luokitteluun perustuville menetelmille suosi-tellaan uutta kerran varattujen hiukkasten tuottamiseen perustuvaa hiukkaspitoisuus referenssiä (SCAR) mahdollisimman laajalle hiukkaskokoalueelle, minkä johdosta säh-köinen luokittelu voidaan toteuttaa huomattavasti luotettavammin ja täten generoida monodispersiivisempiä hiukkasia. Alipaineimpaktorien mittaamien suurimpien hiukkas-ten generointiin suositellaan edelleen perinteistä värähtelevään aukkoon perustuvaa ae-rosoligeneraattoria (VOAG). /Kir12