JPH07318477A - 試験すべき大気中に含まれるエアロゾル粒子用電気的移動度スペクトロメータ - Google Patents
試験すべき大気中に含まれるエアロゾル粒子用電気的移動度スペクトロメータInfo
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- JPH07318477A JPH07318477A JP7124657A JP12465795A JPH07318477A JP H07318477 A JPH07318477 A JP H07318477A JP 7124657 A JP7124657 A JP 7124657A JP 12465795 A JP12465795 A JP 12465795A JP H07318477 A JPH07318477 A JP H07318477A
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- G—PHYSICS
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- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電気的移動度の調節を可能とし、選択された
エアロゾル粒子が管内壁に付着することによる損失を防
止するとともに、粒子の走行時間を一定にすることによ
り計算精度を向上すること。 【構成】 試験すべき大気のエアロゾル粒子用電気的移
動度スペクトロメータは、間に電界が加えられる第１
（１８）および第２（２０）の離れた、平行な、同軸の
導電性円板、試験すべき大気に連通するため第１円板に
形成された環状溝（２２）、円板の周囲からの、求心方
向の、安定した、濾過された、層状の空気流を循環させ
る中央の取入れ口（２６）、第２の円板に作られた環状
溝、選択された電気的移動度を変更する装置およびエア
ロゾル検出器またはコレクタを有する。
エアロゾル粒子が管内壁に付着することによる損失を防
止するとともに、粒子の走行時間を一定にすることによ
り計算精度を向上すること。 【構成】 試験すべき大気のエアロゾル粒子用電気的移
動度スペクトロメータは、間に電界が加えられる第１
（１８）および第２（２０）の離れた、平行な、同軸の
導電性円板、試験すべき大気に連通するため第１円板に
形成された環状溝（２２）、円板の周囲からの、求心方
向の、安定した、濾過された、層状の空気流を循環させ
る中央の取入れ口（２６）、第２の円板に作られた環状
溝、選択された電気的移動度を変更する装置およびエア
ロゾル検出器またはコレクタを有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は新規な粒子スペクトロメ
ータ、とくに１ナノメータ（１０-9ｍ）と数マイクロメ
ータ（１０-6ｍ）との間のサイズ範囲をカバーする、空
気または他のガス中に浮游するエアロゾル粒子の粒子サ
イズ分布を決定できるようにすることである。他の用途
の中で、前記スペクトロメータはたとえばとくに設備ま
たは環境の中の空気の質を連続的に観察するための大気
エアロゾルの粒子サイズスペクトルを決定するのに適し
ている。
ータ、とくに１ナノメータ（１０-9ｍ）と数マイクロメ
ータ（１０-6ｍ）との間のサイズ範囲をカバーする、空
気または他のガス中に浮游するエアロゾル粒子の粒子サ
イズ分布を決定できるようにすることである。他の用途
の中で、前記スペクトロメータはたとえばとくに設備ま
たは環境の中の空気の質を連続的に観察するための大気
エアロゾルの粒子サイズスペクトルを決定するのに適し
ている。
【０００２】
【従来の技術】現在、ミクロン以下のエアロゾルの粒子
サイズ分布を決定する最高の実施方法は、その荷電法則
が知られた粒子の電気的移動度スペクトルを測定するこ
とである。本明細書の下記の記載を一層よく理解するた
め、大気の所定容積中の定常的平衡において、中に存在
するエアロゾルの粒子に負荷される正負の電荷の総和は
ゼロであることを指摘しておく。このことは、つねに、
前記大気部分中に包含されるサンプルは、一般に電荷ゼ
ロを中心とするガウス分布に従いかつ単位電荷の数の関
数として減少する負の電荷と同じ数の正の電荷を有し、
これはいわゆるボルツマンの法則である。
サイズ分布を決定する最高の実施方法は、その荷電法則
が知られた粒子の電気的移動度スペクトルを測定するこ
とである。本明細書の下記の記載を一層よく理解するた
め、大気の所定容積中の定常的平衡において、中に存在
するエアロゾルの粒子に負荷される正負の電荷の総和は
ゼロであることを指摘しておく。このことは、つねに、
前記大気部分中に包含されるサンプルは、一般に電荷ゼ
ロを中心とするガウス分布に従いかつ単位電荷の数の関
数として減少する負の電荷と同じ数の正の電荷を有し、
これはいわゆるボルツマンの法則である。
【０００３】したがって、エアロゾルの選択のため、そ
れらに負荷された電荷に作用する静電界がしばしば使用
された。このため、この分野における基本的概念の決定
が実施され、それは電界内に置かれた荷電粒子の電気的
移動度である。そのような粒子の挙動変化を決定してこ
の電界の作用の下において偏向を受ける、この量は、下
記のベクトル方程式によって表すことができる。すなわ
ち、
れらに負荷された電荷に作用する静電界がしばしば使用
された。このため、この分野における基本的概念の決定
が実施され、それは電界内に置かれた荷電粒子の電気的
移動度である。そのような粒子の挙動変化を決定してこ
の電界の作用の下において偏向を受ける、この量は、下
記のベクトル方程式によって表すことができる。すなわ
ち、
【外３】 ここに
【外４】 はそれが露出される電界Ｅ影響の下において粒子が必要
とするドリフト速度である。二つの前記量の間の比例常
数は問題の電気的移動度である。同様に直感によれば、
この電気的移動度は、一方では粒子の電荷に比例し、他
方ではその粒子サイズに反比例し、ガス流中に捕捉され
たエアロゾル粒子に二つの電極の間に存在する電界の作
用をうけさせることよりなる、真の電気的移動度スペク
トロメータを製造する可能性が存在する。電界の作用の
下で、前記エアロゾルの荷電粒子は、その符号の関数と
して、前記電極の一方に沈澱し、ガス流の方向に対する
それらの沈澱の横座標は、前記電気的移動度が高くなれ
ばなるほどそれらの沈澱の横座標は低くなるという意味
において、それらの移動度の特性である。しかして、そ
れらの電気的移動性の関数としてそのスペクトル測定を
実施する、収集された粒子の空間における広がりが存在
する。
とするドリフト速度である。二つの前記量の間の比例常
数は問題の電気的移動度である。同様に直感によれば、
この電気的移動度は、一方では粒子の電荷に比例し、他
方ではその粒子サイズに反比例し、ガス流中に捕捉され
たエアロゾル粒子に二つの電極の間に存在する電界の作
用をうけさせることよりなる、真の電気的移動度スペク
トロメータを製造する可能性が存在する。電界の作用の
下で、前記エアロゾルの荷電粒子は、その符号の関数と
して、前記電極の一方に沈澱し、ガス流の方向に対する
それらの沈澱の横座標は、前記電気的移動度が高くなれ
ばなるほどそれらの沈澱の横座標は低くなるという意味
において、それらの移動度の特性である。しかして、そ
れらの電気的移動性の関数としてそのスペクトル測定を
実施する、収集された粒子の空間における広がりが存在
する。
【０００４】この原理に基づく装置は、“静電的エアロ
ゾル粒子センサおよびその実施に関連する装置”と称す
る追加特許第 ２ ６５８ ９１６号（米国特許第 ５
１１７１９０号）として特許された、１９９０年２月２
７日出願のフランス国特許出願第９０ ０２４１３号に
記載されている。図１に示されたこの型の装置は、二つ
の離れた、平行な、同軸の導電板２，４を有し、その間
に電位差Ｖしたがって均一な電界
ゾル粒子センサおよびその実施に関連する装置”と称す
る追加特許第 ２ ６５８ ９１６号（米国特許第 ５
１１７１９０号）として特許された、１９９０年２月２
７日出願のフランス国特許出願第９０ ０２４１３号に
記載されている。図１に示されたこの型の装置は、二つ
の離れた、平行な、同軸の導電板２，４を有し、その間
に電位差Ｖしたがって均一な電界
【外５】 が発生される。円板２は環状溝６（半径ｒ1 ）を有し、
そこから解析されるべき粒子が流量ｑ1 で導入される。
中央取入れ口８が設けられ、そこから空気流Ｑが図示し
ないポンプの作用によって循環する。
そこから解析されるべき粒子が流量ｑ1 で導入される。
中央取入れ口８が設けられ、そこから空気流Ｑが図示し
ないポンプの作用によって循環する。
【０００５】必要な電気的移動度を有する荷電粒子は、
円板４に作られた半径ｒ2 の第２環状溝１０に、二つの
円板の間に発生した半径方向かつ層状の流量ｑ0 の濾過
された空気流と、二つの円板の間に加えられる電界Ｅと
の複合作用によって捕捉される。溝１０を通って、空気
は流量ｑ2 で円板４の下に取付けられた円筒形箱１２に
流れ込み、流量はＱ＝ｑ0 ＋ｑ1 −ｑ2 となる。溝１０
を横切る粒子は同じ電気移動度Ｚ＝Ｑ／πＥ（ｒ1 2−ｒ
2 2）を有する。この電気的移動度を個々の場合において
所望の値に調節するため、二つのパラメータに、すなわ
ち一方では流量Ｑおよび他方では二つの同軸の、導電性
円板２および４の間に加えられる電位差Ｖに作用するこ
とが可能である。
円板４に作られた半径ｒ2 の第２環状溝１０に、二つの
円板の間に発生した半径方向かつ層状の流量ｑ0 の濾過
された空気流と、二つの円板の間に加えられる電界Ｅと
の複合作用によって捕捉される。溝１０を通って、空気
は流量ｑ2 で円板４の下に取付けられた円筒形箱１２に
流れ込み、流量はＱ＝ｑ0 ＋ｑ1 −ｑ2 となる。溝１０
を横切る粒子は同じ電気移動度Ｚ＝Ｑ／πＥ（ｒ1 2−ｒ
2 2）を有する。この電気的移動度を個々の場合において
所望の値に調節するため、二つのパラメータに、すなわ
ち一方では流量Ｑおよび他方では二つの同軸の、導電性
円板２および４の間に加えられる電位差Ｖに作用するこ
とが可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】円筒形箱１２および管
１４によって、粒子を検出器に指向することができる。
この型の装置は、ある点においては満足すべきものであ
るが、とくにナノメータ程度のサイズの粒子を検出する
のに使用されるときにはなおある欠点に悩まされた。第
１に、装置の回路内におけるナノメータ程度のサイズの
粒子の輸送は、壁付近とくに円筒形箱１２、検出器への
排出管および検出器自体において、ブラウン散乱による
損失を生ずる。一例として、流量０．３ l／min におい
て、長さ３０cmの管はブラウン散乱によりサイズが３ナ
ノメータの粒子の約５０％を収集した。第２に、回路内
の層流状態の結果、管の中心にある粒子は壁付近の粒子
より速く移動し、その結果装置を通る粒子の走行時間の
広がりが発生し、それはとくに電界が時間の関数である
とき検出器による計数精度を阻害する。本発明の目的は
これらの課題を解決することである。
１４によって、粒子を検出器に指向することができる。
この型の装置は、ある点においては満足すべきものであ
るが、とくにナノメータ程度のサイズの粒子を検出する
のに使用されるときにはなおある欠点に悩まされた。第
１に、装置の回路内におけるナノメータ程度のサイズの
粒子の輸送は、壁付近とくに円筒形箱１２、検出器への
排出管および検出器自体において、ブラウン散乱による
損失を生ずる。一例として、流量０．３ l／min におい
て、長さ３０cmの管はブラウン散乱によりサイズが３ナ
ノメータの粒子の約５０％を収集した。第２に、回路内
の層流状態の結果、管の中心にある粒子は壁付近の粒子
より速く移動し、その結果装置を通る粒子の走行時間の
広がりが発生し、それはとくに電界が時間の関数である
とき検出器による計数精度を阻害する。本発明の目的は
これらの課題を解決することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】したがって本発明は、試
験すべき大気中に含まれるエアロゾル粒子の電気的移動
度スペクトロメータであって、装置は、第１および第２
の、離れた、平行な、同軸の円板を有し、それらを異な
った電位に上昇させることによりそれらの間に電界を発
生させ、二つの円板の間の空間は第１の円板に作られた
半径ｒ1 の環状溝を通して試験すべき大気に連通し、中
央取入れ口が前記空間に、円板の周囲から、安定した、
求心方向の、濾過された空気の層流を循環させるため設
けられ、第２の円板は所定の電気的移動度を有するエア
ロゾル粒子の選択を可能にするように半径ｒ2 （ｒ2 ＜
ｒ1 ）の環状開口を備えたスペクトロメータにおいて、
装置は、選択された電気的移動度を変更しうる装置およ
びエアロゾル検出器を有することを特徴とする前記スペ
クトロメータに関する。本発明による型の装置におい
て、スペクトロメータはまた前記検出器を備えたエアロ
ゾルコレクタを有する。本発明は円筒形箱（図１）の必
要性を解消できるようにし、円筒形箱における損失が回
避される。また箱１２がないことにより一層コンパクト
になる。
験すべき大気中に含まれるエアロゾル粒子の電気的移動
度スペクトロメータであって、装置は、第１および第２
の、離れた、平行な、同軸の円板を有し、それらを異な
った電位に上昇させることによりそれらの間に電界を発
生させ、二つの円板の間の空間は第１の円板に作られた
半径ｒ1 の環状溝を通して試験すべき大気に連通し、中
央取入れ口が前記空間に、円板の周囲から、安定した、
求心方向の、濾過された空気の層流を循環させるため設
けられ、第２の円板は所定の電気的移動度を有するエア
ロゾル粒子の選択を可能にするように半径ｒ2 （ｒ2 ＜
ｒ1 ）の環状開口を備えたスペクトロメータにおいて、
装置は、選択された電気的移動度を変更しうる装置およ
びエアロゾル検出器を有することを特徴とする前記スペ
クトロメータに関する。本発明による型の装置におい
て、スペクトロメータはまた前記検出器を備えたエアロ
ゾルコレクタを有する。本発明は円筒形箱（図１）の必
要性を解消できるようにし、円筒形箱における損失が回
避される。また箱１２がないことにより一層コンパクト
になる。
【０００８】一実施例によれば、環状開口は単一の中央
オリフィスに縮小される。この形状は粒子を正確に装置
の軸線方向に吸出すことができるようにするものであ
る。したがって粒子は壁と接触することなく（したがっ
て損失なしに）、同じ走行時間および同じ軌道に沿っ
て、層流として移動する。また装置の幾何学的寸法を容
易に決定しうるため、走行時間は容易に決定される。も
しスペクトロメータがコレクタを有するならば、コレク
タは機械または静電型とすることができる。機械的コレ
クタは、とくに電位計型の検出器を備えることができ
る。この場合、粒子サイズがミクロン以下のスペクトロ
メータを製造することができる。静電型コレクタは放射
性エアロゾルの解析のため原子核検出器を備えることが
できる。この場合、検出器によって得られた信号を処理
する装置を備えた、検出器出口において得られた電気的
移動度スペクトラムから、エアロゾル粒子サイズスペク
トラムを得ることができるようにプログラムしうる電気
的移動度スペクトロメータを備えた、粒子サイズがミク
ロン以下のスペクトロメータを製造することができる。
オリフィスに縮小される。この形状は粒子を正確に装置
の軸線方向に吸出すことができるようにするものであ
る。したがって粒子は壁と接触することなく（したがっ
て損失なしに）、同じ走行時間および同じ軌道に沿っ
て、層流として移動する。また装置の幾何学的寸法を容
易に決定しうるため、走行時間は容易に決定される。も
しスペクトロメータがコレクタを有するならば、コレク
タは機械または静電型とすることができる。機械的コレ
クタは、とくに電位計型の検出器を備えることができ
る。この場合、粒子サイズがミクロン以下のスペクトロ
メータを製造することができる。静電型コレクタは放射
性エアロゾルの解析のため原子核検出器を備えることが
できる。この場合、検出器によって得られた信号を処理
する装置を備えた、検出器出口において得られた電気的
移動度スペクトラムから、エアロゾル粒子サイズスペク
トラムを得ることができるようにプログラムしうる電気
的移動度スペクトロメータを備えた、粒子サイズがミク
ロン以下のスペクトロメータを製造することができる。
【０００９】本発明の別の特徴によれば、静電的コレク
タは、 ―第２円板に面しかつ選択された粒子に対する収集面を
形成する第３の導電性円板、 ―第２および第３円板間の空間に前記二つの円板の周囲
から半径方向の、濾過された空気の層流を噴射する装
置、および ―第２円板に固定され第２および第３円板の間の空間か
らの大気の吸出しを可能にする中央管を備えることがで
きる。他の実施例によれば、 ―第２円板に面する第３の導電性円板、 ―第２および第３円板間の空間に前記二つの円板の周囲
から半径方向の、濾過された空気の層流を噴射する装
置、および ―第３円板に固定され、そこを通って粒子が計数のため
検出器に送られる中央管、を備えることができる。
タは、 ―第２円板に面しかつ選択された粒子に対する収集面を
形成する第３の導電性円板、 ―第２および第３円板間の空間に前記二つの円板の周囲
から半径方向の、濾過された空気の層流を噴射する装
置、および ―第２円板に固定され第２および第３円板の間の空間か
らの大気の吸出しを可能にする中央管を備えることがで
きる。他の実施例によれば、 ―第２円板に面する第３の導電性円板、 ―第２および第３円板間の空間に前記二つの円板の周囲
から半径方向の、濾過された空気の層流を噴射する装
置、および ―第３円板に固定され、そこを通って粒子が計数のため
検出器に送られる中央管、を備えることができる。
【００１０】前記後の形状よれば、第２段階は第２およ
び第３の円板の助けによって形成され、“動的局限”は
前記二つの円板の間の濾過された空気流の助けによって
得られる。この流れは粒子を、第１および第２円板によ
って構成された第１段階からそれらを吸出すときのよう
に、粒子を案内する。ついで、第２段階を通過し、粒子
は管内に案内され、それらが壁との接触なしに（したが
って損失なしに）、また同じ軌道を通り（したがって同
じ走行時間で）、流れの中心付近に局限されるという特
徴をもって、依然として層流のままそれらは確実に外側
に移送される。
び第３の円板の助けによって形成され、“動的局限”は
前記二つの円板の間の濾過された空気流の助けによって
得られる。この流れは粒子を、第１および第２円板によ
って構成された第１段階からそれらを吸出すときのよう
に、粒子を案内する。ついで、第２段階を通過し、粒子
は管内に案内され、それらが壁との接触なしに（したが
って損失なしに）、また同じ軌道を通り（したがって同
じ走行時間で）、流れの中心付近に局限されるという特
徴をもって、依然として層流のままそれらは確実に外側
に移送される。
【００１１】さらに、前記装置はいくつかの型と検出器
との最善の組合わせを得るのに一層適合し、そこで、下
記のように、すなわち、 ―同じきわめてコンパクトな装置内における解析器／検
出器の高度の一体化、 ―粒子が壁上における損失なしに移送されるため、ナノ
メータサイズに対してさえも、すぐれた感度を有するこ
と、 ―いかなる従来技術の装置によっても達成されなかった
結果に対する正確さを期待することができ、前記正確さ
は装置の異なった室内における粒子走行の正確な制御と
関連する。検出器は下記の装置の中から選択することが
できる。すなわち、 ―所定の超飽和状態に対してできるだけ微細な（〜１n
m）大気イオン粒子を検出しうる、“凝縮原子核カウン
タ型”の光学的粒子カウンタ、 ―電荷集積型（高濃度用）またはパルス型（低濃度用）
の電位計、 ―放射性エアロゾル用原子核検出器である。繰返せば、
装置は、特殊な粒子サイズのスペクトロメータを得るた
め、検出器の信号を処理しうる装置と組合わせることが
できる。
との最善の組合わせを得るのに一層適合し、そこで、下
記のように、すなわち、 ―同じきわめてコンパクトな装置内における解析器／検
出器の高度の一体化、 ―粒子が壁上における損失なしに移送されるため、ナノ
メータサイズに対してさえも、すぐれた感度を有するこ
と、 ―いかなる従来技術の装置によっても達成されなかった
結果に対する正確さを期待することができ、前記正確さ
は装置の異なった室内における粒子走行の正確な制御と
関連する。検出器は下記の装置の中から選択することが
できる。すなわち、 ―所定の超飽和状態に対してできるだけ微細な（〜１n
m）大気イオン粒子を検出しうる、“凝縮原子核カウン
タ型”の光学的粒子カウンタ、 ―電荷集積型（高濃度用）またはパルス型（低濃度用）
の電位計、 ―放射性エアロゾル用原子核検出器である。繰返せば、
装置は、特殊な粒子サイズのスペクトロメータを得るた
め、検出器の信号を処理しうる装置と組合わせることが
できる。
【００１２】
【実施例】図２(A) は本発明による装置の線図である。
この装置はまず二つの同心の円板１８，２０を有する円
形の電気的移動度選択器（CEMS）を備えている。第１円
板１８は半径ｒ1 の環状溝２２を有し、そこから解析す
べき粒子を含有するガスサンプルが流量ｑ1 で導入され
る。中央吸出し管２６は二つの円板の間の空間から空気
流Ｑを吸出しうるようになっている。二つの円板が導電
性であるためそれらをそれぞれある電位に上昇させるこ
とができ、電界
この装置はまず二つの同心の円板１８，２０を有する円
形の電気的移動度選択器（CEMS）を備えている。第１円
板１８は半径ｒ1 の環状溝２２を有し、そこから解析す
べき粒子を含有するガスサンプルが流量ｑ1 で導入され
る。中央吸出し管２６は二つの円板の間の空間から空気
流Ｑを吸出しうるようになっている。二つの円板が導電
性であるためそれらをそれぞれある電位に上昇させるこ
とができ、電界
【外６】 をそれらを隔てる空間２４に加えることができる。第２
円板２０は半径ｒ2 の環状開口２８を形成され、そこを
空気流ｑ2 が横切る。二つの円板の間にかつ空間２４の
周囲に、流量ｑ0 でかつ図２には示されていない装置を
使用して、エントレインメントガス（濾過空気）が噴射
され、そこで層流が二つの円板の間を中央吸込み管２６
まで循環し、吸込み管２６は結局流量Ｑ＝ｑ0 ＋ｑ1 −
ｑ2 を吸込む。
円板２０は半径ｒ2 の環状開口２８を形成され、そこを
空気流ｑ2 が横切る。二つの円板の間にかつ空間２４の
周囲に、流量ｑ0 でかつ図２には示されていない装置を
使用して、エントレインメントガス（濾過空気）が噴射
され、そこで層流が二つの円板の間を中央吸込み管２６
まで循環し、吸込み管２６は結局流量Ｑ＝ｑ0 ＋ｑ1 −
ｑ2 を吸込む。
【００１３】Ｚを粒子の電気的移動度、２ｈを円板１
８，２０を隔てる距離、Ｖをこれらの円板の電位差とす
ると、装置の原理は半径ｒ2 の溝を横切るエアロゾル粒
子は下記のような移動度Ｚを有することを示している。
すなわち
８，２０を隔てる距離、Ｖをこれらの円板の電位差とす
ると、装置の原理は半径ｒ2 の溝を横切るエアロゾル粒
子は下記のような移動度Ｚを有することを示している。
すなわち
【数１】 本発明によるスペクトロメータは、図２には示されてい
ない、選択された移動度Ｚを変更しうるようになった装
置、たとえば関数Ｑ(t) またはＶ(t) に従って流量Ｑま
たは電圧Ｖを変更する装置を有する。これらの装置は下
記に記載されるすべての他の実施例にも設けられる。機
械的コレクタ１７は選択された電気的移動度を有する粒
子を収集する。これらの粒子は、たとえば、引続く解析
のために多孔膜１９（きわめて高効率のフィルタ）上に
収集される。そのような解析はたとえば秤量作業または
化学的解析とすることができる。
ない、選択された移動度Ｚを変更しうるようになった装
置、たとえば関数Ｑ(t) またはＶ(t) に従って流量Ｑま
たは電圧Ｖを変更する装置を有する。これらの装置は下
記に記載されるすべての他の実施例にも設けられる。機
械的コレクタ１７は選択された電気的移動度を有する粒
子を収集する。これらの粒子は、たとえば、引続く解析
のために多孔膜１９（きわめて高効率のフィルタ）上に
収集される。そのような解析はたとえば秤量作業または
化学的解析とすることができる。
【００１４】図２(B) に示されたように、第２円板２０
に連結された中央吸出し管２７を、第１円板１８に連結
された管２６の代わりに設けることができる。管２７は
側面を通って箱３１の外側に向かうことができるように
するベンド２９′を有する。管２７は図２(B) に一点鎖
線３３で示されたように、下方部分を通って延びること
もできる。この配置は上方円板１８の側面の所要空間を
縮小する。この実施例の変型は図３に示され、図２と同
じ要素は同じ符号で示されているが、溝２８は単一の中
央オリフィス２９に置き換えられている。第２円板２０
の中央に到達しかつオリフィス２９を通って流量ｑ2 で
吸出される粒子は、Ｚ＝Ｑ／πＥｒ1 2の移動度を有す
る。オリフィス２９の直径Φは、粒子の選択度を確実に
よくするように（直径が大きいと、選択度は低下す
る）、しかもそこを通る流体の流れを混乱させないよう
に（直径が小さいと、前記オリフィスに“ジェット”現
象が発生し、過大な圧力降下が発生するかもしれない）
選択されるのが好ましい。
に連結された中央吸出し管２７を、第１円板１８に連結
された管２６の代わりに設けることができる。管２７は
側面を通って箱３１の外側に向かうことができるように
するベンド２９′を有する。管２７は図２(B) に一点鎖
線３３で示されたように、下方部分を通って延びること
もできる。この配置は上方円板１８の側面の所要空間を
縮小する。この実施例の変型は図３に示され、図２と同
じ要素は同じ符号で示されているが、溝２８は単一の中
央オリフィス２９に置き換えられている。第２円板２０
の中央に到達しかつオリフィス２９を通って流量ｑ2 で
吸出される粒子は、Ｚ＝Ｑ／πＥｒ1 2の移動度を有す
る。オリフィス２９の直径Φは、粒子の選択度を確実に
よくするように（直径が大きいと、選択度は低下す
る）、しかもそこを通る流体の流れを混乱させないよう
に（直径が小さいと、前記オリフィスに“ジェット”現
象が発生し、過大な圧力降下が発生するかもしれない）
選択されるのが好ましい。
【００１５】本発明によるスペクトロメータは中央吸出
しオリフィスに縮小されまたは縮小されなくともよい環
状溝を備え、また検出器として機能する電位計を備える
ことができる。中央吸出しオリフィスを備える場合は図
４に示され、図３と同じ要素は同じ符号で示されてい
る。粒子は環状溝２２から噴射され、前記のように選択
される。検出器は本質的にファラデーケージ３０、およ
び導電性フィルタホルダ３４により支持されかつ絶縁カ
ラー３６によってケージ３０に連結されたフィルタ３２
から構成されている。符号４０はフィルタホルダ３４に
連結された電位計を示す。フィルタ３２に捕捉された荷
電粒子は電流ｉを誘起し、その電流は電位計４０によっ
て測定され、そのデータは処理、記憶および解析装置４
１に収集することができる。Ｎを解析されるべき粒子の
濃度、ｐを各粒子に負荷された平均電荷数、ｑをフィル
タを通るサンプル流量とすると、電流ｉは ｉ＝ｑＮｐｅ となる。ここにｅは単位電荷である。実際上、この方法
の主要な用途は｜ｐ｜＝１（粒子に負荷された単位電
荷）の場合であり、この場合粒子の濃度は直接 Ｎ＝ｉ／ｑｅ と表現される。
しオリフィスに縮小されまたは縮小されなくともよい環
状溝を備え、また検出器として機能する電位計を備える
ことができる。中央吸出しオリフィスを備える場合は図
４に示され、図３と同じ要素は同じ符号で示されてい
る。粒子は環状溝２２から噴射され、前記のように選択
される。検出器は本質的にファラデーケージ３０、およ
び導電性フィルタホルダ３４により支持されかつ絶縁カ
ラー３６によってケージ３０に連結されたフィルタ３２
から構成されている。符号４０はフィルタホルダ３４に
連結された電位計を示す。フィルタ３２に捕捉された荷
電粒子は電流ｉを誘起し、その電流は電位計４０によっ
て測定され、そのデータは処理、記憶および解析装置４
１に収集することができる。Ｎを解析されるべき粒子の
濃度、ｐを各粒子に負荷された平均電荷数、ｑをフィル
タを通るサンプル流量とすると、電流ｉは ｉ＝ｑＮｐｅ となる。ここにｅは単位電荷である。実際上、この方法
の主要な用途は｜ｐ｜＝１（粒子に負荷された単位電
荷）の場合であり、この場合粒子の濃度は直接 Ｎ＝ｉ／ｑｅ と表現される。
【００１６】またこの実施例はエアロゾル粒子サイズス
ペクトロメータを製造できるようにするものである。粒
子の移動度スペクトルはこの目的で設けられた手段の助
けによって、たとえば走査Ｅ＝ｆ（ｔ）、ついで下記の
データ、すなわち ―サイズの関数としての最初の粒子の荷電法則 ―異なった流量の値 ―装置の寸法上の特性 ―関数 Ｅ＝ｆ（ｔ）（電圧走査の場合） ―粒子走行時間 ―時間の関数としての衝撃数 に基づく粒子の移動度の走査を実施することによってま
ず確立され、この目的のためとくにプログラムされたマ
イクロコンピュータにおける計算プログラム作業によっ
て最初の粒子の粒子サイズスペクトルに戻ることができ
る。このプログラムはエアロゾル・サイエンス・アンド
・テクノロジー(Aerosol Science and Te-chnology）社
から１９９０年に発行された、エス・シー・ワング（S.
C.Wang）他の、“電気的移動度スペクトロメータの走
査”と称する著作、vol.１３ 第２３０〜２４０頁に記
載されたような計算方法に基づいている。
ペクトロメータを製造できるようにするものである。粒
子の移動度スペクトルはこの目的で設けられた手段の助
けによって、たとえば走査Ｅ＝ｆ（ｔ）、ついで下記の
データ、すなわち ―サイズの関数としての最初の粒子の荷電法則 ―異なった流量の値 ―装置の寸法上の特性 ―関数 Ｅ＝ｆ（ｔ）（電圧走査の場合） ―粒子走行時間 ―時間の関数としての衝撃数 に基づく粒子の移動度の走査を実施することによってま
ず確立され、この目的のためとくにプログラムされたマ
イクロコンピュータにおける計算プログラム作業によっ
て最初の粒子の粒子サイズスペクトルに戻ることができ
る。このプログラムはエアロゾル・サイエンス・アンド
・テクノロジー(Aerosol Science and Te-chnology）社
から１９９０年に発行された、エス・シー・ワング（S.
C.Wang）他の、“電気的移動度スペクトロメータの走
査”と称する著作、vol.１３ 第２３０〜２４０頁に記
載されたような計算方法に基づいている。
【００１７】本発明によるスペクトロメータの別の変型
が図５に示され、これもまた、環状吸出し溝２８を図３
のような中央吸出しオリフィスに縮小するのが有利であ
る。図５は図２と同じ要素に対して同じ符号を使用して
いる。この実施例において、それらの電気的移動度の関
数としての選択後、荷電粒子は本質的にコレクタ円板４
２によって構成された静電コレクタ上に沈澱する。図面
には示されていない装置が、選択器の要素である円板４
２と第２円板との間に、選択器に発生した電界Ｅに比較
して一般にきわめて高い電界Ｅ2 を発生するため設けら
れている。電界Ｅ2 は円板４２上に荷電粒子が沈澱でき
るようにするものである。粒子の沈澱の後、コレクタ円
板は引続く解析全体に使用することができる。
が図５に示され、これもまた、環状吸出し溝２８を図３
のような中央吸出しオリフィスに縮小するのが有利であ
る。図５は図２と同じ要素に対して同じ符号を使用して
いる。この実施例において、それらの電気的移動度の関
数としての選択後、荷電粒子は本質的にコレクタ円板４
２によって構成された静電コレクタ上に沈澱する。図面
には示されていない装置が、選択器の要素である円板４
２と第２円板との間に、選択器に発生した電界Ｅに比較
して一般にきわめて高い電界Ｅ2 を発生するため設けら
れている。電界Ｅ2 は円板４２上に荷電粒子が沈澱でき
るようにするものである。粒子の沈澱の後、コレクタ円
板は引続く解析全体に使用することができる。
【００１８】図６に示された装置によれば、図５の実施
例はコレクタ円板を検出器４４、たとえば放射性エアロ
ゾルを解析するための原子核検出器に置き換えることに
よって、変型することができる。とくに前記検出器は、
たとえばラドンの崩壊生成物のような“ｘ線放射”放射
性エアロゾルの粒子サイズを測定するため、連続解析の
ために、表面障壁型シリコン検出器とすることができ
る。また、検出器の上面と選択器の第２円板２０との間
に環状溝または中央吸出しオリフィスによって選択され
た荷電粒子が沈澱できるようにする電界Ｅ2 を発生する
装置が設けられている。
例はコレクタ円板を検出器４４、たとえば放射性エアロ
ゾルを解析するための原子核検出器に置き換えることに
よって、変型することができる。とくに前記検出器は、
たとえばラドンの崩壊生成物のような“ｘ線放射”放射
性エアロゾルの粒子サイズを測定するため、連続解析の
ために、表面障壁型シリコン検出器とすることができ
る。また、検出器の上面と選択器の第２円板２０との間
に環状溝または中央吸出しオリフィスによって選択され
た荷電粒子が沈澱できるようにする電界Ｅ2 を発生する
装置が設けられている。
【００１９】この装置によって、粒子サイズスペクトロ
メータを製造することができる。このため、図６に示さ
れたような選択装置が選択器４４の助けによって測定さ
れた信号を処理する装置に連結される。前記のように、
粒子移動度スペクトルがまずこの目的のため設けられた
装置の助けによって描き出される。これに続いて、デー
タのデコンボリューション処理、この目的のためにとく
にプログラムされたマイクロコンピュータにおける操作
を実施し、そこで選択される放射性粒子をその粒子サイ
ズにすることができる。この処理は、電位計を使用する
実施例の場合の前記データばかりでなく、それらの半減
期を考慮して、時間の関数として、検出器上に沈澱した
放射性核種の活性を減少する効果も考慮しなければなら
ない。フィルタに沈澱した放射性核種に対するそのよう
な効果は、１９６９年にヘルス・フィジックス(Health
Physics)社発行の、アール・ディー・エバンス(R.D.Eva
ns) 著“ラドンの崩壊生成物の基本的機能に対するエン
ジニヤのための案内”と称する著作の第１７巻第２２９
〜２５２に記載されている。
メータを製造することができる。このため、図６に示さ
れたような選択装置が選択器４４の助けによって測定さ
れた信号を処理する装置に連結される。前記のように、
粒子移動度スペクトルがまずこの目的のため設けられた
装置の助けによって描き出される。これに続いて、デー
タのデコンボリューション処理、この目的のためにとく
にプログラムされたマイクロコンピュータにおける操作
を実施し、そこで選択される放射性粒子をその粒子サイ
ズにすることができる。この処理は、電位計を使用する
実施例の場合の前記データばかりでなく、それらの半減
期を考慮して、時間の関数として、検出器上に沈澱した
放射性核種の活性を減少する効果も考慮しなければなら
ない。フィルタに沈澱した放射性核種に対するそのよう
な効果は、１９６９年にヘルス・フィジックス(Health
Physics)社発行の、アール・ディー・エバンス(R.D.Eva
ns) 著“ラドンの崩壊生成物の基本的機能に対するエン
ジニヤのための案内”と称する著作の第１７巻第２２９
〜２５２に記載されている。
【００２０】本発明の別の実施例を図７(A) および(B)
に基づいて以下に説明する。図７(A) の装置は二つの円
板１８，２０を有し、その第１のものは半径ｒ1 の環状
溝２２を有し、そこから解析すべき粒子を含有するガス
サンプルが流量ｑ1で導入される。二つの円板は導電性
で、これらの電位をそれぞれある電位に上昇させ、かつ
それらを分離する空間に電界Ｅ1 を発生させる装置が設
けられる。二つの円板１８，２０の周囲から、図７(A)
には示されていない装置により、エントレインメントガ
ス（濾過した空気）が、流量ｑ0 で、層流が二つの円板
１５，２０の間に第１円板１８に作られた中央開口５０
まで流れるように噴射される。箱および吸出し管によっ
て構成される装置５２によつて、この開口は流量Ｑを吸
出すことができるようになっている。さらに、第２円板
２０に向き合って、環状溝２８を通って選択された粒子
を収集する導電面４６が設けられている。面４６および
円板２０の電位を、二つの要素の間の空間に、粒子が面
４６上に沈澱できるようにする電界Ｅ2 を発生するよう
に、ある電位まで上昇させる装置が設けられる。また装
置の周囲から、円板２０と面４６との間の空間に、半径
方向の、濾過された空気の層流ｑ2 を噴射する装置が設
けられている。第２円板の中心に作られた開口４５に連
結された吸出し管４８は、前記円板２０と面４６との間
の大気を、流量ｑ3 で吸出すことができるようになって
いる。したがって、環状溝２８を通して選択された粒子
は前記溝から流量ｑ3 −ｑ2 で吸出される。さらに、Ｑ
＝ｑ0 ＋ｑ1 −ｑ3 ＋ｑ2 の関係も得られる。この装置
は、エアロゾルが電界Ｅ2 の作用の下で収集円板４６の
面上に沈澱することができるようになっている。前記電
界がないとき、面４６は流量ｑ2 の濾過した空気で掃除
され、その完全な清掃を保障され、しかし図５に基づい
て説明した実施例の場合には関係ない。
に基づいて以下に説明する。図７(A) の装置は二つの円
板１８，２０を有し、その第１のものは半径ｒ1 の環状
溝２２を有し、そこから解析すべき粒子を含有するガス
サンプルが流量ｑ1で導入される。二つの円板は導電性
で、これらの電位をそれぞれある電位に上昇させ、かつ
それらを分離する空間に電界Ｅ1 を発生させる装置が設
けられる。二つの円板１８，２０の周囲から、図７(A)
には示されていない装置により、エントレインメントガ
ス（濾過した空気）が、流量ｑ0 で、層流が二つの円板
１５，２０の間に第１円板１８に作られた中央開口５０
まで流れるように噴射される。箱および吸出し管によっ
て構成される装置５２によつて、この開口は流量Ｑを吸
出すことができるようになっている。さらに、第２円板
２０に向き合って、環状溝２８を通って選択された粒子
を収集する導電面４６が設けられている。面４６および
円板２０の電位を、二つの要素の間の空間に、粒子が面
４６上に沈澱できるようにする電界Ｅ2 を発生するよう
に、ある電位まで上昇させる装置が設けられる。また装
置の周囲から、円板２０と面４６との間の空間に、半径
方向の、濾過された空気の層流ｑ2 を噴射する装置が設
けられている。第２円板の中心に作られた開口４５に連
結された吸出し管４８は、前記円板２０と面４６との間
の大気を、流量ｑ3 で吸出すことができるようになって
いる。したがって、環状溝２８を通して選択された粒子
は前記溝から流量ｑ3 −ｑ2 で吸出される。さらに、Ｑ
＝ｑ0 ＋ｑ1 −ｑ3 ＋ｑ2 の関係も得られる。この装置
は、エアロゾルが電界Ｅ2 の作用の下で収集円板４６の
面上に沈澱することができるようになっている。前記電
界がないとき、面４６は流量ｑ2 の濾過した空気で掃除
され、その完全な清掃を保障され、しかし図５に基づい
て説明した実施例の場合には関係ない。
【００２１】丁度今記載された装置は、図７に示された
ように、検出器５４たとえば放射性エアロゾルの解析用
原子核検出器、を備えた収集面４６を設けることによっ
て完成される。この検出器は図６に基づいて記載した検
出器４４と同じまたは同等のものとすることができる。
さらに、装置のこの変型は、図６の実施例の場合のよう
に、検出器５４からの信号を処理する装置を備えること
によって粒子サイズスペクトロメータを得ることができ
る。しかして、これらの処理装置はプログラムをデコン
ボリューションまたは分解することができるようにし、
そこで二つの上記作用、すなわち、 ―使用者によって与えられた、溝２８を通って選択され
た粒子の電気的移動度の時間変更 ―時間に伴う、収集された放射性核種の活性の低下 を考慮することができる。
ように、検出器５４たとえば放射性エアロゾルの解析用
原子核検出器、を備えた収集面４６を設けることによっ
て完成される。この検出器は図６に基づいて記載した検
出器４４と同じまたは同等のものとすることができる。
さらに、装置のこの変型は、図６の実施例の場合のよう
に、検出器５４からの信号を処理する装置を備えること
によって粒子サイズスペクトロメータを得ることができ
る。しかして、これらの処理装置はプログラムをデコン
ボリューションまたは分解することができるようにし、
そこで二つの上記作用、すなわち、 ―使用者によって与えられた、溝２８を通って選択され
た粒子の電気的移動度の時間変更 ―時間に伴う、収集された放射性核種の活性の低下 を考慮することができる。
【００２２】本発明による別の実施例を図８および図９
に基づいて記載する。前記各図面に示す実施例の場合に
おけるように、図８の実施例によるスペクトロメータ
は、それらの電気的移動度の関数として粒子に対する第
１選択段階を有し、それらは図２および図３(A) に基づ
いて記載された選択段階、とくに、それぞれ環状溝２
２，２８を有する二つの同心の、導電性円板１８，２０
を有する選択段階と同じ構造を有する。それらの電気的
移動度の関数としての粒子の選択は、前記のように実施
される。さらに、この実施例による装置は、一方では前
記第２円板２０によって、他方では第２円板に面して設
置されそれとともに空間６２を画定する第３の導電性円
板６０によって構成された第２段階を有する。前記空間
の周囲からのように、公知の装置の助けによって、第２
段階の空気流が層流となるように選択された、半径方向
の、濾過された空気流量ｑ′0 を生ずることが可能であ
る。しかして、開口２８またはオリフィス２９を通して
選択された粒子は、第１段階のそれらの吸出しのように
送られる。
に基づいて記載する。前記各図面に示す実施例の場合に
おけるように、図８の実施例によるスペクトロメータ
は、それらの電気的移動度の関数として粒子に対する第
１選択段階を有し、それらは図２および図３(A) に基づ
いて記載された選択段階、とくに、それぞれ環状溝２
２，２８を有する二つの同心の、導電性円板１８，２０
を有する選択段階と同じ構造を有する。それらの電気的
移動度の関数としての粒子の選択は、前記のように実施
される。さらに、この実施例による装置は、一方では前
記第２円板２０によって、他方では第２円板に面して設
置されそれとともに空間６２を画定する第３の導電性円
板６０によって構成された第２段階を有する。前記空間
の周囲からのように、公知の装置の助けによって、第２
段階の空気流が層流となるように選択された、半径方向
の、濾過された空気流量ｑ′0 を生ずることが可能であ
る。しかして、開口２８またはオリフィス２９を通して
選択された粒子は、第１段階のそれらの吸出しのように
送られる。
【００２３】図８において、円板２０および６０の電位
を必要な電位（電位差Ｖ′）にそれぞれ上昇することに
よって得られる電界Ｅ′は、これら二つの円板の間に粒
子が接触する表面から粒子を分離するように加えること
ができる。電界Ｅ′は電界Ｅと簡単な関係、すなわち、
Ｅ′＝ｆ(E) 、たとえばＥ′＝Ｅ／10とすることができ
る。とくにＥに対してＥ′を従属させることができる。
この配置は中央吸出し型（図９）の場合には有用でな
い。
を必要な電位（電位差Ｖ′）にそれぞれ上昇することに
よって得られる電界Ｅ′は、これら二つの円板の間に粒
子が接触する表面から粒子を分離するように加えること
ができる。電界Ｅ′は電界Ｅと簡単な関係、すなわち、
Ｅ′＝ｆ(E) 、たとえばＥ′＝Ｅ／10とすることができ
る。とくにＥに対してＥ′を従属させることができる。
この配置は中央吸出し型（図９）の場合には有用でな
い。
【００２４】第３円板６０はその中心に管６６に排出す
る開口６４を設けられている。開口６４の中心は円板１
８および２０の中心と整合するのが好ましい。層流内の
選択された粒子は、流れの中心付近に、開口６４の軸線
上に局限され、したがって壁接触することはなく、すな
わち損失がない。さらに、粒子が辿る軌道は第２段階お
よび管６６内を含めて装置全体で同じであり、そこで粒
子は同じ走行時間で流れ、それは装置の幾何学的寸法が
容易に決定できるため容易に決定することができる。両
方の場合（中心オリフィスに縮小されまたはされない環
状溝）においても、粒子は通常光学的または電気的方法
に基づく公知の装置の中から選択された検出器６８によ
ってカウントすることができる。さらに、解析器を検出
器６８から分離する連結管６６の長さｄをもっとも短く
することができ、そこで勝れた組合わせの利点が得ら
れ、また同じきわめてコンパクトな装置内における解析
器と検出器の一体化を期待することができる。
る開口６４を設けられている。開口６４の中心は円板１
８および２０の中心と整合するのが好ましい。層流内の
選択された粒子は、流れの中心付近に、開口６４の軸線
上に局限され、したがって壁接触することはなく、すな
わち損失がない。さらに、粒子が辿る軌道は第２段階お
よび管６６内を含めて装置全体で同じであり、そこで粒
子は同じ走行時間で流れ、それは装置の幾何学的寸法が
容易に決定できるため容易に決定することができる。両
方の場合（中心オリフィスに縮小されまたはされない環
状溝）においても、粒子は通常光学的または電気的方法
に基づく公知の装置の中から選択された検出器６８によ
ってカウントすることができる。さらに、解析器を検出
器６８から分離する連結管６６の長さｄをもっとも短く
することができ、そこで勝れた組合わせの利点が得ら
れ、また同じきわめてコンパクトな装置内における解析
器と検出器の一体化を期待することができる。
【００２５】検出器として光学的カウンタを使用する前
記実施例によるスペクトロメータが図１０に図示されて
いる。しかして、図８および図９の線図とは違って、ス
ペクトロメータは下方部分にまた光学的カウンタは上方
部分に設置されているが、作用の原理はまったく同じで
ある。図１０において、図８および図９に使用されたも
のと同じ符号は同じ要素を示す。エアロゾルの観点か
ら、スペクトロメータは一方では解析すべき粒子を含有
するガスを（流量ｑ1 で）、他方では濾過されたベクト
ルガスを（流量ｑ0 で）供給される。符号７２および７
４はそれぞれポンプおよびフィルタを示す。図１０に示
されていない装置が、円板１８，２０および６０の電位
を所望の電位に上昇させるため設けられている。静電気
的選択の間、適当な移動度を有する粒子が第２段階に噴
射され、それらはついで濾過された層状ガス流（流量
ｑ′0 ）によって捕捉され、ついで、粒子と壁の間の接
触を防止するように、層流のまま、管７８の軸線内に輸
送される。この小さい管は凝縮性液体を収容する飽和器
８０の出口に達し、その飽和器の機能は濾過された空気
流ｑ3 の通過の間に凝縮性蒸気を発生することである。
そこで、検出に先立って前記粒子を凝縮器８２内におい
て拡大させることができる。
記実施例によるスペクトロメータが図１０に図示されて
いる。しかして、図８および図９の線図とは違って、ス
ペクトロメータは下方部分にまた光学的カウンタは上方
部分に設置されているが、作用の原理はまったく同じで
ある。図１０において、図８および図９に使用されたも
のと同じ符号は同じ要素を示す。エアロゾルの観点か
ら、スペクトロメータは一方では解析すべき粒子を含有
するガスを（流量ｑ1 で）、他方では濾過されたベクト
ルガスを（流量ｑ0 で）供給される。符号７２および７
４はそれぞれポンプおよびフィルタを示す。図１０に示
されていない装置が、円板１８，２０および６０の電位
を所望の電位に上昇させるため設けられている。静電気
的選択の間、適当な移動度を有する粒子が第２段階に噴
射され、それらはついで濾過された層状ガス流（流量
ｑ′0 ）によって捕捉され、ついで、粒子と壁の間の接
触を防止するように、層流のまま、管７８の軸線内に輸
送される。この小さい管は凝縮性液体を収容する飽和器
８０の出口に達し、その飽和器の機能は濾過された空気
流ｑ3 の通過の間に凝縮性蒸気を発生することである。
そこで、検出に先立って前記粒子を凝縮器８２内におい
て拡大させることができる。
【００２６】ついで粒子は光散乱を利用する光学装置に
よってカウントされる。解析すべき粒子は光源８６から
放射された光線８４を通るガス流によって捕捉される。
ついで粒子はそれぞれのある光量を散乱し、光検出器８
８によって解析される。解析装置９０はデータを収集し
かつそれを処理するため設けられている。粒子を飽和度
が最高になる飽和装置の軸線に導入することにより、ほ
ぼ１ナノメータのきわめて低い粒子検出しきい値が得ら
れる。この特徴は、選択された粒子の均一な走行時間お
よび壁上の沈澱物による損失のないことと組合わされ、
本発明による装置は、比較的簡単かつコンパクトである
にもかかわらず、きわめて正確かつ高感度の装置である
ことを意味している。検出器を横切った後、空気はポン
プ９２とフィルタ９４とによって構成された装置に吸込
まれ、ついで一方ではスペクトロメータの第２段階に
（流量ｑ′0 ）また他方では飽和装置８０に（流量
ｑ3 ）再循環される。前記最後の実施例によるスペクト
ロメータは（図８および図９）、電位計によって検出器
として作用することができる。この場合は図１１に示さ
れ、同じ符号は図８，図９，図１０と同じ要素を示して
いる。粒子は環状溝２２から噴射され、前記のように２
段階で捕捉される。検出器は図４に基づいて記載したも
のと同一の要素によって構成され、そこでこれらの要素
は図４と同じ符号で示されている。
よってカウントされる。解析すべき粒子は光源８６から
放射された光線８４を通るガス流によって捕捉される。
ついで粒子はそれぞれのある光量を散乱し、光検出器８
８によって解析される。解析装置９０はデータを収集し
かつそれを処理するため設けられている。粒子を飽和度
が最高になる飽和装置の軸線に導入することにより、ほ
ぼ１ナノメータのきわめて低い粒子検出しきい値が得ら
れる。この特徴は、選択された粒子の均一な走行時間お
よび壁上の沈澱物による損失のないことと組合わされ、
本発明による装置は、比較的簡単かつコンパクトである
にもかかわらず、きわめて正確かつ高感度の装置である
ことを意味している。検出器を横切った後、空気はポン
プ９２とフィルタ９４とによって構成された装置に吸込
まれ、ついで一方ではスペクトロメータの第２段階に
（流量ｑ′0 ）また他方では飽和装置８０に（流量
ｑ3 ）再循環される。前記最後の実施例によるスペクト
ロメータは（図８および図９）、電位計によって検出器
として作用することができる。この場合は図１１に示さ
れ、同じ符号は図８，図９，図１０と同じ要素を示して
いる。粒子は環状溝２２から噴射され、前記のように２
段階で捕捉される。検出器は図４に基づいて記載したも
のと同一の要素によって構成され、そこでこれらの要素
は図４と同じ符号で示されている。
【００２７】Ｎを解析すべき粒子の濃度、ｐを各粒子に
負荷された平均電荷、ｑをフィルタを通るサンプル流量
とすると、フィルタ９４に捕捉された荷電粒子が誘起す
る電流は、 ｉ＝ｑＮｐｅ である。ここにｅは単位電荷である。これまた、この方
法の主要な用途は｜ｐ｜＝１（粒子に負荷された単位電
荷）の場合であり、この場合粒子の濃度は直接、 Ｎ＝ｉ／ｑｅ と記載することができる。検出感度はこれまで存在する
電位計の限界、すなわちほぼ１０-16 アンペアによって
与えられる。粒子濃度Ｎに関して、Ｎ＝ｉ／ｑｅが知ら
れていると、電荷を負荷された粒子の検出限界は ―ｑ＝ １リットル／分の場合、Ｎ＝４０粒子／cm3 で
あり、 ―ｑ＝１０リットル／分の場合、Ｎ＝ ４粒子／cm3 で
ある。等々 検出感度を改善する一つの方法は、解析すべき粒子のサ
ンプル流量を増加することである。またこの型の検出は
高濃度の粒子の解析に適している。最後に、寸法が大き
くなればなるほど、この検出器と組合わされたスペクト
ロメータの感度はますますよくなる。きわめて小さい濃
度およびきわめて小さい流量のいずれか一方または双方
の場合、前記装置は以前に記載された装置より適してい
る。
負荷された平均電荷、ｑをフィルタを通るサンプル流量
とすると、フィルタ９４に捕捉された荷電粒子が誘起す
る電流は、 ｉ＝ｑＮｐｅ である。ここにｅは単位電荷である。これまた、この方
法の主要な用途は｜ｐ｜＝１（粒子に負荷された単位電
荷）の場合であり、この場合粒子の濃度は直接、 Ｎ＝ｉ／ｑｅ と記載することができる。検出感度はこれまで存在する
電位計の限界、すなわちほぼ１０-16 アンペアによって
与えられる。粒子濃度Ｎに関して、Ｎ＝ｉ／ｑｅが知ら
れていると、電荷を負荷された粒子の検出限界は ―ｑ＝ １リットル／分の場合、Ｎ＝４０粒子／cm3 で
あり、 ―ｑ＝１０リットル／分の場合、Ｎ＝ ４粒子／cm3 で
ある。等々 検出感度を改善する一つの方法は、解析すべき粒子のサ
ンプル流量を増加することである。またこの型の検出は
高濃度の粒子の解析に適している。最後に、寸法が大き
くなればなるほど、この検出器と組合わされたスペクト
ロメータの感度はますますよくなる。きわめて小さい濃
度およびきわめて小さい流量のいずれか一方または双方
の場合、前記装置は以前に記載された装置より適してい
る。
【００２８】図１２は図１１記載のものにきわめて近い
基本的線図を有し、差異は本質的に電子アバランシ検出
装置の使用に関する。図１２において、図１１と同じ符
号は同じ要素を示す。検出装置は電圧が本質的に電圧供
給装置１００によって高い正電圧に上昇された針９８を
有する。高電圧の値は、ガイガーカウンタにおけるよう
に“コロナ効果”による放電開始電圧直下になるように
選択される。負の粒子が電界がきわめて強い電極付近に
くると、電子は粒子から離れ直ちに電子アバランシを生
じ、パルスカウンタ１０４に接続されたコレクタ１０２
によって容易に検出しうる電流パルスを誘起する。
基本的線図を有し、差異は本質的に電子アバランシ検出
装置の使用に関する。図１２において、図１１と同じ符
号は同じ要素を示す。検出装置は電圧が本質的に電圧供
給装置１００によって高い正電圧に上昇された針９８を
有する。高電圧の値は、ガイガーカウンタにおけるよう
に“コロナ効果”による放電開始電圧直下になるように
選択される。負の粒子が電界がきわめて強い電極付近に
くると、電子は粒子から離れ直ちに電子アバランシを生
じ、パルスカウンタ１０４に接続されたコレクタ１０２
によって容易に検出しうる電流パルスを誘起する。
【００２９】後者の装置の利点の一つはそれ自体をかな
り微小化させることであり、記載された型のセンサのサ
イズは直径数センチまで小さくすることができる。また
図１０から図１２に基づいて記載された実施例は、スペ
クトロメータとともに使用され、その環状開口２８は図
９に基づいて記載されたように中央オリフィスに縮小さ
れている。ここに記載したすべての装置（図１０から図
１２）に対してミクロン以下のエアロゾルの粒子サイズ
分布を決定する一つの方法は、この目的のために設けら
れた装置、たとえば電界Ｅ＝ｆ(t) の走査の助けによっ
て粒子の迅速な移動度走査を実施することによる粒子の
移動度スペクトルを描き出すことよりなっている。つい
で、下記のデータの知識、すなわち、 ―それらのサイズの関数としての最初の粒子の荷電法則 ―異なった流量の値 ―装置の寸法的特徴 ―関数 Ｅ＝ｆ(t) ，Ｅ′＝ｇ(t) ―異なった室における粒子の走行時間 ―時間の関数としてのカウント割合 に基づいて、この目的のために特に設計されたマイクロ
コンピュータにおける計算プログラム機能による最初の
粒子の粒子サイズスペクトルに自動的に戻ることが可能
である。そのようなプログラムはエアロゾル・サイエン
ス・テクノロジー(Aerosol Science TECHNOLOGY)社が１
９９０年に発行した、エス・シー・ワング（s.C.Wang）
著、“電気的移動度スペクトロメータ走査”第１３巻第
２３０〜２４０に記載されたものと同様の計算方法に基
づいている。
り微小化させることであり、記載された型のセンサのサ
イズは直径数センチまで小さくすることができる。また
図１０から図１２に基づいて記載された実施例は、スペ
クトロメータとともに使用され、その環状開口２８は図
９に基づいて記載されたように中央オリフィスに縮小さ
れている。ここに記載したすべての装置（図１０から図
１２）に対してミクロン以下のエアロゾルの粒子サイズ
分布を決定する一つの方法は、この目的のために設けら
れた装置、たとえば電界Ｅ＝ｆ(t) の走査の助けによっ
て粒子の迅速な移動度走査を実施することによる粒子の
移動度スペクトルを描き出すことよりなっている。つい
で、下記のデータの知識、すなわち、 ―それらのサイズの関数としての最初の粒子の荷電法則 ―異なった流量の値 ―装置の寸法的特徴 ―関数 Ｅ＝ｆ(t) ，Ｅ′＝ｇ(t) ―異なった室における粒子の走行時間 ―時間の関数としてのカウント割合 に基づいて、この目的のために特に設計されたマイクロ
コンピュータにおける計算プログラム機能による最初の
粒子の粒子サイズスペクトルに自動的に戻ることが可能
である。そのようなプログラムはエアロゾル・サイエン
ス・テクノロジー(Aerosol Science TECHNOLOGY)社が１
９９０年に発行した、エス・シー・ワング（s.C.Wang）
著、“電気的移動度スペクトロメータ走査”第１３巻第
２３０〜２４０に記載されたものと同様の計算方法に基
づいている。
【００３０】広い濃度範囲をカバーすべきスペクトロメ
ータは、二つの型の検出器すなわち電子アバランシカウ
ンタおよび電位計を組合わせることができる。そのよう
な装置において、検出器は直列に同じ装置内で接続さ
れ、それらのそれぞれの濃度範囲において使用される。
凝縮型のある種の光学的検出器の原理に関するきわめて
多くの類似品が存在し、それらは低濃度に対してパルス
モードでまたは高濃度に対して総合モードで作用するこ
とができる。
ータは、二つの型の検出器すなわち電子アバランシカウ
ンタおよび電位計を組合わせることができる。そのよう
な装置において、検出器は直列に同じ装置内で接続さ
れ、それらのそれぞれの濃度範囲において使用される。
凝縮型のある種の光学的検出器の原理に関するきわめて
多くの類似品が存在し、それらは低濃度に対してパルス
モードでまたは高濃度に対して総合モードで作用するこ
とができる。
【００３１】
【発明の効果】二つの円板を隔置しそれらの間に電界を
発生させる型のエアロゾル粒子用スペクトロメータにお
いて、電気的移動との調節が可能となり、選択されたエ
アロゾル粒子を軸線方向に走行させ、管内壁に付着する
ことによる損失を防止するとともに、粒子走行時間を一
定にすることにより計算精度を向上することができる。
発生させる型のエアロゾル粒子用スペクトロメータにお
いて、電気的移動との調節が可能となり、選択されたエ
アロゾル粒子を軸線方向に走行させ、管内壁に付着する
ことによる損失を防止するとともに、粒子走行時間を一
定にすることにより計算精度を向上することができる。
【図１】従来技術による静電エアロゾル粒子スペクトロ
メータの線図。
メータの線図。
【図２】(A) および(B) は吸出し管の位置のみをそれぞ
れ異にする本発明による粒子スペクトロメータの二実施
例の線図。
れ異にする本発明による粒子スペクトロメータの二実施
例の線図。
【図３】本発明による粒子スペクトロメータの変型実施
例の線図。
例の線図。
【図４】検出器として電位計を有する本発明によるスペ
クトロメータの実施例の線図。
クトロメータの実施例の線図。
【図５】静電コレクタを有する本発明によるスペクトロ
メータの実施例の線図。
メータの実施例の線図。
【図６】原子核検出器を有する本発明によるスペクトロ
メータの実施例の線図。
メータの実施例の線図。
【図７】(A) および(B) はそれぞれ静電コレクタまたは
原子核検出器を有する本発明によるスペクトロメータの
実施例の線図。
原子核検出器を有する本発明によるスペクトロメータの
実施例の線図。
【図８】本発明による別の二段階スペクトロメータの実
施例の線図。
施例の線図。
【図９】図８とは第２円板の構造が異なる本発明による
二段階スペクトロメータの実施例の線図。
二段階スペクトロメータの実施例の線図。
【図１０】光学的粒子カウンタを有する本発明による二
段階スペクトロメータの実施例の線図。
段階スペクトロメータの実施例の線図。
【図１１】カウンタとして電位計を有する本発明による
二段階スペクトロメータの実施例の線図。
二段階スペクトロメータの実施例の線図。
【図１２】アバランシ粒子カウンタを有する本発明によ
る二段階スペクトロメータの実施例の線図。
る二段階スペクトロメータの実施例の線図。
【符号の説明】 １７ 機械的コレクタ １８ 第１円板 １９ 膜 ２０ 第２円板 ２２ 環状溝 ２４ 空間 ２６ 吸出し管 ２７ 吸出し管 ２８ 環状溝 ２９ オリフィス ２９′ベンド ３０ ファラデーケージ ３１ 管 ３２ フィルタ ３３ 中央吸出し管 ３４ フィルタホルダ ３６ 絶縁カラー ４０ 電位計 ４１ 解析装置 ４２ 円板 ４４ 検出器 ４５ 開口 ４６ コレクタ円板 ４８ 吸出し管 ５０ 中央開口 ５２ （箱および吸出し管よりなる）装置 ５４ 検出器 ６０ 第３円板 ６４ 開口 ６６ 管 ６８ 検出器 ７２ ポンプ ７４ フィルタ ７８ 管 ８０ 飽和装置 ８６ 光源 ８８ 光検出装置 ９０ 解析装置 ９２ ポンプ ９４ フィルタ ９８ 針 １００ 高圧供給源 １０２ コレクタ １０４ パルスカウンタ
Claims (15)
- 【請求項１】 試験すべき大気中に含まれるエアロゾル
粒子用電気的移動度スペクトロメータにおいて、第１お
よび第２の、離れた、平行な、同軸の導電性円板を有
し、それらを異なった電位に上昇させることによりそれ
らの間に電界を発生させ、二つの円板の間の空間は第１
の円板に作られた半径ｒ1 の環状溝を通して試験すべき
大気に連通し、中央取入れ口が前記空間に、円板の周囲
から、安定した、求心方向の、濾過された空気の層流を
循環させるため設けられ、第２の円板は所定の電気的移
動度を有するエアロゾル粒子の選択を可能にするように
半径ｒ2 （ｒ2 ＜ｒ1 ）の環状開口を備え、さらに、選
択された電気的移動度を変更しうる装置およびエアロゾ
ル検出器を有する、前記スペクトロメータ。 - 【請求項２】 さらにエアロゾルコレクタを有する、請
求項１に記載のスペクトロメータ。 - 【請求項３】 環状開口は単一の中央吸出しオリフィス
に縮小された、請求項１または２のいずれか一項に記載
のスペクトロメータ。 - 【請求項４】 コレクタは機械的コレクタである、請求
項１から３のいずれか一項に記載のスペクトロメータ。 - 【請求項５】 機械的コレクタは電位計に接続されてい
る、請求項４に記載のスペクトロメータ。 - 【請求項６】 コレクタは静電型のものである請求項１
から３のいずれか一項に記載のスペクトロメータ。 - 【請求項７】 コレクタは放射性エアロゾル解析用の原
子核検出器である、請求項６に記載のスペクトロメー
タ。 - 【請求項８】 コレクタは、 第２円板に面しかつ選択された粒子に対する収集面を形
成する第３の導電性円板と、 第２および第３円板の間の空間に前記二つの円板の周囲
から半径方向の、濾過された空気の層流を噴射する装置
と、および第２円板に固定され第２および第３円板間の
大気の吸出しを可能にする中央管と、 を有する請求項２に記載のスペクトロメータ。 - 【請求項９】 コレクタはまた放射性エアロゾル解析用
原子核検出器を備えている、請求項８に記載のスペクト
ロメータ。 - 【請求項１０】第２円板に面する第３の導電性円板と、 第２および第３円板間の空間に前記二つの円板の周囲か
ら半径方向の、濾過された空気の層流を噴射する装置
と、および第３円板に固定され、そこを通って粒子が計
数のため検出器に送られる中央管と、 を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のスペ
クトロメータ。 - 【請求項１１】 第２および第３円板間に電界 【外１】 に従属する補助電界 【外２】 を発生させ、選択された粒子をそれらが接触しうる面の
開口を通って分離できるようにする装置が設けられる、
請求項１０に記載のスペクトロメータ。 - 【請求項１２】 検出器は凝縮原子核カウンタ型の光学
的検出器である、請求項１０または１１のいずれか一項
に記載のスペクトロメータ。 - 【請求項１３】 検出器は電位計である、請求項１０ま
たは１１のいずれか一項に記載のスペクトロメータ。 - 【請求項１４】 検出器は電子的アパランシェカウンタ
である、請求項１０または１１のいずれか一項に記載の
スペクトロメータ。 - 【請求項１５】 少なくとも請求項１から１４のいずれ
か一項に記載の電気的移動度スペクトロメータ、およ
び、検出器出口において得られた電気的移動度スペクト
ルからエアロゾルの粒子サイズスペクトルを得るように
プログラムしうる検出器によって得られた信号を処理す
る装置を有するミクロン以下のエアロゾル粒子サイズス
ペクトロメータ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9406274 | 1994-05-24 | ||
| FR9406274A FR2720506B1 (fr) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | Spectromètre de particules submicroniques. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07318477A true JPH07318477A (ja) | 1995-12-08 |
Family
ID=9463455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7124657A Pending JPH07318477A (ja) | 1994-05-24 | 1995-05-24 | 試験すべき大気中に含まれるエアロゾル粒子用電気的移動度スペクトロメータ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5621208A (ja) |
| EP (1) | EP0685727B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07318477A (ja) |
| AT (1) | ATE222359T1 (ja) |
| DE (1) | DE69527748T2 (ja) |
| FR (1) | FR2720506B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011158399A (ja) * | 2010-02-02 | 2011-08-18 | Institute Of Physical & Chemical Research | 微分型電気移動度分級装置、粒子計測システム、及び粒子選別システム |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5922976A (en) | 1995-10-12 | 1999-07-13 | California Institute Of Technology | Method of measuring aerosol particles using automated mobility-classified aerosol detector |
| FR2745084B1 (fr) * | 1996-02-15 | 1998-03-13 | Commissariat Energie Atomique | Selecteur de mobilite dynamique des particules d'un aerosol |
| FR2745086B1 (fr) * | 1996-02-15 | 1998-03-13 | Commissariat Energie Atomique | Selecteur de particules chargees, en fonction de leur mobilite electrique et de leur temps de relaxation |
| DE19917933C1 (de) * | 1999-04-15 | 2001-01-11 | Ift Inst Fuer Troposphaerenfor | Verfahren und Vorrichtung zur größenaufgelösten chemischen und physikalischen Bestimmung von Aerosolpartikeln |
| KR100393128B1 (ko) * | 2000-03-29 | 2003-07-31 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 양자도트형 기능구조체 제작장치와 양자도트형 기능구조체제작방법 및 양자도트형 기능구조체 및 광기능소자 |
| KR100397426B1 (ko) * | 2001-05-11 | 2003-09-19 | 미라덱주식회사 | 이온이동도감지기용 센서장치 |
| GB2394290A (en) * | 2002-10-14 | 2004-04-21 | Boris Zachar Gorbunov | Method and apparatus for counting ions in a sample |
| US7841533B2 (en) * | 2003-11-13 | 2010-11-30 | Metrologic Instruments, Inc. | Method of capturing and processing digital images of an object within the field of view (FOV) of a hand-supportable digitial image capture and processing system |
| CN101208592B (zh) * | 2005-06-28 | 2013-04-24 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 超微细颗粒传感器 |
| DE102007040206B4 (de) * | 2007-08-25 | 2012-02-23 | Topas Gmbh Technologieorientierte Partikel-, Analysen- Und Sensortechnik | Einrichtung zur Bestimmung der Zahl der Partikel und ihrer Größenverteilung in Gasen |
| DE102009055023B4 (de) * | 2009-11-19 | 2011-09-22 | Vereta Gmbh | Vorrichtung zur Messung der Massenkonzentration von im Abgas von Feststoffverbrennungsvorrichtungen vorhandenem Feinstaub |
| GB201113478D0 (en) | 2011-08-04 | 2011-09-21 | Cambridge Entpr Ltd | Sensing systems |
| FI126815B (en) * | 2011-12-08 | 2017-06-15 | Pegasor Oy | EQUIPMENT FOR PARTICULATE MONITORING |
| EP2791963A4 (en) * | 2011-12-15 | 2015-07-29 | Academia Sinica | DIFFERENTIAL MOBILITY ANALYZER WITH PERIODIC FIELD |
| CN103426712A (zh) * | 2012-05-25 | 2013-12-04 | 中国科学院生态环境研究中心 | 粒径选择气溶胶质谱仪 |
| CN106248542A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-12-21 | 广东欧珀移动通信有限公司 | 一种检测空气质量的方法、装置及终端 |
| JP2018038988A (ja) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | 株式会社島津製作所 | 粒子濃縮装置 |
| FR3072309B1 (fr) * | 2017-10-12 | 2023-02-10 | Commissariat Energie Atomique | Methode et dispositif de tri de fibres en suspension dans un aerosol par la combinaison de forces electrostatiques et de gravite |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4556849A (en) * | 1983-03-01 | 1985-12-03 | Vsesojuzny Nauchno-Issledovatelsky Institut Nerudnykh Stroitelnykh Materialov Gidromekhanizatsii | Apparatus for measuring the grain-size composition of powders |
| FI75055C (fi) * | 1986-06-03 | 1988-04-11 | Puumalaisen Tutkimuslaitos Oy | Foerfarande foer observerande av ingredienshalter av gas. |
| DE69001719T2 (de) * | 1989-06-23 | 1993-11-18 | Commissariat Energie Atomique | Elektrostatischer Detektor von Aerosolen. |
| US5247842A (en) * | 1991-09-30 | 1993-09-28 | Tsi Incorporated | Electrospray apparatus for producing uniform submicrometer droplets |
| US5455417A (en) * | 1994-05-05 | 1995-10-03 | Sacristan; Emilio | Ion mobility method and device for gas analysis |
-
1994
- 1994-05-24 FR FR9406274A patent/FR2720506B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1995
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Cited By (2)
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