Kiinteiden kerran varattujen aerosolihiukkasten generointi laajalla hiukkaskokoalueella
Pihlava, Katri (2014)
2014
Teknis-luonnontieteellinen koulutusohjelma
Luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2014-06-04
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201406061298
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201406061298
Tiivistelmä
TTY:n Aerosolifysiikan laboratoriossa kehitetyllä SCAR-laitteistolla voidaan tuottaa aerosolimittalaitteiden kalibrointiin ominaisuuksiltaan hyvin määriteltyä aerosolia. Toistaiseksi SCAR:illa on pystytty tuottamaan ainoastaan nestemäisiä aerosolihiukkasia. Kuitenkin mittalaitteen toiminta voi riippua hiukkasen olomuodosta, minkä takia laitteet pitäisi pystyä kalibroimaan myös kiinteillä aerosolihiukkasilla.
Tämän työn tarkoituksena oli tuottaa SCAR:illa kiinteitä aerosolihiukkasia ja määrittää tuotettavien hiukkasten ominaisuudet mahdollisimman kattavasti. Tätä varten SCAR:issa käytettiin uutta kiinteiden hiukkasten kasvatusosaa. Työn pääpaino on kokeellisissa mittauksissa, joiden tavoitteena oli selvittää laitteiston eri parametrien vaikutus hiukkasten kasvuun sekä karakterisoida kalibroinnin kannalta aerosolihiukkasten oleelliset ominaisuudet, joita ovat muun muassa hiukkasten sähkövaraus ja tiheys.
Kiinteitä aerosolihiukkasia onnistuttiin tuottamaan steariinihapolla laajalla hiukkaskokoalueella 0.01-2 μm. Aerosolin kokojakaumat ovat kapeita ja hiukkasen keskimääräinen sähkövaraus aerosolissa on yhden alkeisvarauksen suuruinen noin 400 nanometrin hiukkaskokoon saakka, jonka jälkeen aerosoliin alkaa muodostua myös neutraaleja hiukkasia. Neutraalit hiukkaset voidaan kuitenkin poistaa aerosolista kokonaan. Toinen hiukkasten ominaisuuksiin liittyvä ongelma on hiukkasten tiheys, joka riippuu hiukkaskoosta noin 500 nm:n kokoon saakka. Tätä suurempien hiukkasten tiheys vastaa steariinihapon bulkkitiheyttä.
Tässä työssä tehdyn tutkimuksen myötä SCAR:illa voidaan jatkossa kalibroida eri mittausmenetelmiä hyödyntäviä mittalaitteita sekä nestemäisillä että kiinteillä aerosolihiukkasilla. Laitteistoa tulisi kehittää siten, että kaikkien hiukkasten tiheys olisi hyvin määritelty. Työssä tuotetut hiukkaset mahdollistavat tulevaisuudessa kalibrointien lisäksi kiinteiden steariinihappohiukkasten ominaisuuksien tutkimisen laajalla hiukkaskokoalueella.
Tämän työn tarkoituksena oli tuottaa SCAR:illa kiinteitä aerosolihiukkasia ja määrittää tuotettavien hiukkasten ominaisuudet mahdollisimman kattavasti. Tätä varten SCAR:issa käytettiin uutta kiinteiden hiukkasten kasvatusosaa. Työn pääpaino on kokeellisissa mittauksissa, joiden tavoitteena oli selvittää laitteiston eri parametrien vaikutus hiukkasten kasvuun sekä karakterisoida kalibroinnin kannalta aerosolihiukkasten oleelliset ominaisuudet, joita ovat muun muassa hiukkasten sähkövaraus ja tiheys.
Kiinteitä aerosolihiukkasia onnistuttiin tuottamaan steariinihapolla laajalla hiukkaskokoalueella 0.01-2 μm. Aerosolin kokojakaumat ovat kapeita ja hiukkasen keskimääräinen sähkövaraus aerosolissa on yhden alkeisvarauksen suuruinen noin 400 nanometrin hiukkaskokoon saakka, jonka jälkeen aerosoliin alkaa muodostua myös neutraaleja hiukkasia. Neutraalit hiukkaset voidaan kuitenkin poistaa aerosolista kokonaan. Toinen hiukkasten ominaisuuksiin liittyvä ongelma on hiukkasten tiheys, joka riippuu hiukkaskoosta noin 500 nm:n kokoon saakka. Tätä suurempien hiukkasten tiheys vastaa steariinihapon bulkkitiheyttä.
Tässä työssä tehdyn tutkimuksen myötä SCAR:illa voidaan jatkossa kalibroida eri mittausmenetelmiä hyödyntäviä mittalaitteita sekä nestemäisillä että kiinteillä aerosolihiukkasilla. Laitteistoa tulisi kehittää siten, että kaikkien hiukkasten tiheys olisi hyvin määritelty. Työssä tuotetut hiukkaset mahdollistavat tulevaisuudessa kalibrointien lisäksi kiinteiden steariinihappohiukkasten ominaisuuksien tutkimisen laajalla hiukkaskokoalueella.