[实用新型]一种小型颗粒物冷凝生长计数器

说明书

本实用新型公开了一种小型颗粒物冷凝生长计数器，其包括：分流系统，过滤装置，蒸发室，隔热器，制冷片，气溶胶进口及工作液回收装置，工作液回收泵，工作液储存瓶，冷凝室，测压装置，光散射测量仪，限流孔，三通，气泵，进液泵；所述分流系统入口连接待采样对象；分流系统出口A通过软管与所述过滤装置入口连接；过滤装置出口通过软管与所述蒸发室连接；蒸发室中间空腔内固定吸水材料。本实用新型的计数器采用背靠背型设计，将蒸发室和冷凝室从传统的轴向排布变成了并列排布，有效利用和节省了空间，实现了仪器的小型化；将制冷片置于蒸发室和冷凝室之间，把制冷片在制冷过程中产生的热用于蒸发室的制热，减少了热量耗散的浪费，省去了排热风扇。

技术领域

本实用新型属于环境监测技术领域，涉及一种小型颗粒物冷凝生长计数器。具体来说，是一种通过过饱和蒸气在颗粒物表面冷凝，使纳米级颗粒物生长到微米量级，再利用光学计数器对颗粒物进行计数的测量仪器。

背景技术

近年来，随着我国霾污染问题的突显，人们对大气颗粒物的关注度也越来越高。2012年我国将PM_2.5列入环境空气质量标准中。PM_2.5的定义是空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物，它能长时间悬浮在空气中，并随呼吸进入人体，从而对人体健康产生危害。我们通常所说的PM_2.5浓度指颗粒物质量浓度。纳米颗粒物是指粒径小于100纳米的颗粒物，也叫超细颗粒物。因为纳米颗粒物的体积很小，所以它不仅更容易随呼吸进入人体，损伤肺部，还具有强渗透性，可以进入细胞中干扰正常的细胞进程。所以用颗粒物的表面积或者粒子数来评估其对人体健康的损伤能力，相对而言会比粒子质量浓度更可靠。早在1996年，研究者们就发现颗粒物的大小是它们的毒性的一个很大的决定因素。换句话说，即使纳米颗粒物的化学组分毒性不强，也可以使人患病。而且，即使在PM_2.5浓度很低的情况下，纳米颗粒物的数量浓度也可以很高，所以纳米颗粒物对人体健康的危害更具有隐蔽性和不确定性。

基于纳米颗粒物对人体健康和大气环境等的重要影响，从2011年9月起实施的欧盟机动车粒数新标准就要求对机动车尾气排放进行检测的仪器，其对23nm的颗粒物的计数效率应达到50％。我国对纳米颗粒物的重视也在加强，在中华人民共和国环境保护部2013年9月发布，2018年1月1日起实施的《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第五阶段)》中，在粒子质量(PM)的基础上，新增一项“粒子数量”(PN)的排放指标，综上所述，对纳米颗粒物进行计数是一项重要的工作，制造出满足人们生产生活所需的粒子计数器也是十分必要的。

颗粒物冷凝生长计数器(Condensation Particle Counters,CPC)是最为常见的纳米颗粒物计数仪器。它的基本原理是：形成工作液体过饱和的环境，将待测气溶胶通入其中后通过非均相成核作用使颗粒物冷凝生长，当颗粒物粒径达到光学检测单元的下限后即可被计数。

根据形成过饱和环境的方法的不同，CPC主要分为两种类型：混合型CPC和层流型CPC。层流型CPC最为常用，从第一台商用型层流式CPC(TSI 3020)开始，美国TSI公司研发了一系列商用型CPC。其中一部分CPC以醇为工作液体，一部分CPC以水为工作液体。TSI 3020型CPC以正丁醇为工作液体，样本气流先进入蒸发室，再随蒸气一起进入冷凝室。Stolzenburg&McMurry在TSI 3020的基础上进行了改进，研发了TSI 3025型CPC，并在其上采用了Wilson等人所创的鞘气的设计，即用一股气流使待测气溶胶被限制在冷凝室的中轴线，从而减少进气损失，提高计数效率。上述的冷凝生长计数器在冷凝室的设计上均使用半导体制冷片进行制冷。由于半导体制冷片在工作工作状态中背面会产生大量的热，所以其结构都需要巨大的散热块和风扇，这样导致整体结构庞大。另外制冷片散热会造成巨大的能耗。难以满足科学研究对其便携性的要求。