JPH07323240A - 電気移動度セレクタ - Google Patents
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- JPH07323240A JPH07323240A JP7123557A JP12355795A JPH07323240A JP H07323240 A JPH07323240 A JP H07323240A JP 7123557 A JP7123557 A JP 7123557A JP 12355795 A JP12355795 A JP 12355795A JP H07323240 A JPH07323240 A JP H07323240A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
- G01N27/622—Ion mobility spectrometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 粒子の電気移動度によって任意粒径の粒子か
ら所定粒径の粒子を選択するセレクタであって、極微細
粒子であってもディスクの壁と接触して損失することな
く同一の軌道で粒子を確実に選択するセレクタである。 【構成】 大気中のエアロゾル粒子の静電セレクタは第
１と第２の平行の隔置した共軸線導電性ディスク（１
８，２０）であって、その間で電界が形成されるディス
クと、第１のディスクに作られ、検査すべき大気と連通
する環状スロット（２２）と、ディスクの周囲から濾過
層流の空気流を循環させる中央取入口（２６）と、第２
のディスクに作られた環状あるいは円形開口（２８）
と、第２のディスクと対面する第３のディスク（３２）
と、第２と第３のディスクの間で周囲から濾過空気流を
噴射する手段と、第３のディスクに固定され、必要電気
移動度の粒子を装置外に出す中央パイプとを有する。
ら所定粒径の粒子を選択するセレクタであって、極微細
粒子であってもディスクの壁と接触して損失することな
く同一の軌道で粒子を確実に選択するセレクタである。 【構成】 大気中のエアロゾル粒子の静電セレクタは第
１と第２の平行の隔置した共軸線導電性ディスク（１
８，２０）であって、その間で電界が形成されるディス
クと、第１のディスクに作られ、検査すべき大気と連通
する環状スロット（２２）と、ディスクの周囲から濾過
層流の空気流を循環させる中央取入口（２６）と、第２
のディスクに作られた環状あるいは円形開口（２８）
と、第２のディスクと対面する第３のディスク（３２）
と、第２と第３のディスクの間で周囲から濾過空気流を
噴射する手段と、第３のディスクに固定され、必要電気
移動度の粒子を装置外に出す中央パイプとを有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空気あるいはその他の
気体に懸濁された任意粒径の粒子（多分散エアロゾル）
から所定粒径（単分散エアロゾル）の粒子を選択するた
めに特に使用される荷電粒子の電気移動度セレクタに関
する。
気体に懸濁された任意粒径の粒子（多分散エアロゾル）
から所定粒径（単分散エアロゾル）の粒子を選択するた
めに特に使用される荷電粒子の電気移動度セレクタに関
する。
【０００２】この形式の装置は、その他の用途の中でも
特にエアロゾル研究の分野において、フィルタの効率を
検査したり、較正された粒体を作ったり、あるいはエア
ロゾルの電荷を検討するために特に有利に使用される。
それは特に、最小のエアロゾルサイズ、すなわち約１ナ
ノメートル（１０-9ｍ）までのサブミクロンのエアロゾ
ルに適している。
特にエアロゾル研究の分野において、フィルタの効率を
検査したり、較正された粒体を作ったり、あるいはエア
ロゾルの電荷を検討するために特に有利に使用される。
それは特に、最小のエアロゾルサイズ、すなわち約１ナ
ノメートル（１０-9ｍ）までのサブミクロンのエアロゾ
ルに適している。
【０００３】
【従来の技術】単分散粒子を選択するために最も頻繁に
使用される手段のうちの一つは、エアロゾルが全て１個
の電荷あるいはその倍数の電荷に等しい電荷を有してい
るとの事実に基いている。
使用される手段のうちの一つは、エアロゾルが全て１個
の電荷あるいはその倍数の電荷に等しい電荷を有してい
るとの事実に基いている。
【０００４】このように、気体中に懸濁している電荷粒
子を選択するために既に、それが運ぶ電荷に作用する電
界を使用してきた。この目的に対して、現在、この分野
において、静電界に置かれた電荷粒子の電気移動度の基
本概念についての定義がなされている。この静電界の作
用の下で偏位する粒子の最大あるいは最小の偏位の適性
を定義するこの量は以下のベクトル式によって表わすこ
とができる。
子を選択するために既に、それが運ぶ電荷に作用する電
界を使用してきた。この目的に対して、現在、この分野
において、静電界に置かれた電荷粒子の電気移動度の基
本概念についての定義がなされている。この静電界の作
用の下で偏位する粒子の最大あるいは最小の偏位の適性
を定義するこの量は以下のベクトル式によって表わすこ
とができる。
【数１】
【外３】 は、それが露出される電界
【外４】 の作用を受ける粒子が取得する流動速度である。前述の
２個の数量の間の比例係数Ｚは当該電気移動度である。
この電気移動度は一方において粒子の電荷に比例し、他
方ではその直径に反比例するので、電荷の法則が既知で
ある場合、気体の流れに捕捉された粒子を２個の電極の
間で存在する電界の作用に露出することからなる、粒子
サイズの関数としての粒子の真正セレクタを作ることが
できる。電界の作用により、電荷粒子は、それらの記号
の関数として前記電極の一方に配置され、気体の流れの
方向に対する粒子の配置の横座標は、電気移動度が大き
ければ大きいほど、該粒子を運ぶ気体の流れの発生源に
近いという点で粒子の移動度の特性である。このことに
よって集められた粒体の空間の広がり、すなわち分離に
導く。前記分離に続いて、電荷の法則が既知である場
合、ある移動度すなわちある粒径を有する粒子を選択す
ることができる。
２個の数量の間の比例係数Ｚは当該電気移動度である。
この電気移動度は一方において粒子の電荷に比例し、他
方ではその直径に反比例するので、電荷の法則が既知で
ある場合、気体の流れに捕捉された粒子を２個の電極の
間で存在する電界の作用に露出することからなる、粒子
サイズの関数としての粒子の真正セレクタを作ることが
できる。電界の作用により、電荷粒子は、それらの記号
の関数として前記電極の一方に配置され、気体の流れの
方向に対する粒子の配置の横座標は、電気移動度が大き
ければ大きいほど、該粒子を運ぶ気体の流れの発生源に
近いという点で粒子の移動度の特性である。このことに
よって集められた粒体の空間の広がり、すなわち分離に
導く。前記分離に続いて、電荷の法則が既知である場
合、ある移動度すなわちある粒径を有する粒子を選択す
ることができる。
【０００５】この原理に基く装置が、「静電エアロゾル
粒子センサと、その適用を組み入れた設備」（“Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ａｅｒｏｓｏｌ ｐａｒｔｉｃ
ｌｅｓｅｎｓｏｒ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ｉ
ｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉ
ｏｎ ｔｈｅｒｅｏｆ”）という名称の２，６５８，９
１６号（米国特許第５ １１７ １９０号）として発行
された１９９０年２月２７日付の仏国追加証明書第９０
０２４１３号に記載されている。この型式の装置は図
１に示され、２個の隔置された、平行の共軸線関係の導
電ディスク２，４を有しており、その間に電位差Ｖ、従
って電界
粒子センサと、その適用を組み入れた設備」（“Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ａｅｒｏｓｏｌ ｐａｒｔｉｃ
ｌｅｓｅｎｓｏｒ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ｉ
ｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉ
ｏｎ ｔｈｅｒｅｏｆ”）という名称の２，６５８，９
１６号（米国特許第５ １１７ １９０号）として発行
された１９９０年２月２７日付の仏国追加証明書第９０
０２４１３号に記載されている。この型式の装置は図
１に示され、２個の隔置された、平行の共軸線関係の導
電ディスク２，４を有しており、その間に電位差Ｖ、従
って電界
【外５】 が形成されている。ディスク２は環状のスロット６（半
径ｒ1 ）を有し、該スロットにより流速ｑ1 でエアロゾ
ルの粒子が導入される。中央取入れ口８が設けられてお
り、該取入れ口により空気の流れＱが図示していないポ
ンプの作用により循環する。
径ｒ1 ）を有し、該スロットにより流速ｑ1 でエアロゾ
ルの粒子が導入される。中央取入れ口８が設けられてお
り、該取入れ口により空気の流れＱが図示していないポ
ンプの作用により循環する。
【０００６】粒子がディスク４に作られた半径ｒ2 の第
２の環状スロット１０まで、２個のディスクの間で形成
された半径方向で、かつ層流である流速ｑ0 の濾過空気
の流れと、２個のディスクの間に加えられた電界Ｅとの
組合せ作用によって捕捉される。
２の環状スロット１０まで、２個のディスクの間で形成
された半径方向で、かつ層流である流速ｑ0 の濾過空気
の流れと、２個のディスクの間に加えられた電界Ｅとの
組合せ作用によって捕捉される。
【０００７】スロット１０を通して、空気は流速ｑ2 で
ディスク４の下方に固定された円筒形ボックス１２中へ
流入し、これがＱ＝ｑ0 ＋ｑ1 −ｑ2 を提供する。スロ
ット１０を通過する粒子は同じ電気移動度Ｚ＝Ｑ／πＥ
（ｒ1 2−ｒ2 2）を有する。
ディスク４の下方に固定された円筒形ボックス１２中へ
流入し、これがＱ＝ｑ0 ＋ｑ1 −ｑ2 を提供する。スロ
ット１０を通過する粒子は同じ電気移動度Ｚ＝Ｑ／πＥ
（ｒ1 2−ｒ2 2）を有する。
【０００８】各々の場合について前記電気移動度を希望
値に調整するために、２つのパラメータ、すなわち一方
では流量Ｑを、他方で２個の共軸線関係の導電性ディス
ク２および４の間の電位差Ｖを調整することができる。
値に調整するために、２つのパラメータ、すなわち一方
では流量Ｑを、他方で２個の共軸線関係の導電性ディス
ク２および４の間の電位差Ｖを調整することができる。
【０００９】円筒形ボックス１２およびパイプ１４によ
り、粒子は期待する用途に適したいずれのタイプの装
置、例えば、このように形成された較正した粒子に対し
て較正される粒子カウンタまで導くことができる。
り、粒子は期待する用途に適したいずれのタイプの装
置、例えば、このように形成された較正した粒子に対し
て較正される粒子カウンタまで導くことができる。
【００１０】この型式の装置はこれまでの既存の電荷粒
子セレクタの全てと同様に、３ナノメートルサイズの粒
子を選択するために使用される場合はある種の欠点があ
る。
子セレクタの全てと同様に、３ナノメートルサイズの粒
子を選択するために使用される場合はある種の欠点があ
る。
【００１１】まず、本装置の回路においてそのような粒
子を搬送することにより、特に円筒形ボックス１２およ
び排出パイプ１４における壁の近傍でのブラウン拡散に
よる損失に到る。例えばブラウン拡散により０．３リッ
トル／分の流量での３０センチ長さのパイプは３ナノメ
ートルの粒子を約５０％収集する。
子を搬送することにより、特に円筒形ボックス１２およ
び排出パイプ１４における壁の近傍でのブラウン拡散に
よる損失に到る。例えばブラウン拡散により０．３リッ
トル／分の流量での３０センチ長さのパイプは３ナノメ
ートルの粒子を約５０％収集する。
【００１２】さらに、軌道は全ての粒子に対して同じで
なく、その結果、走行時間が広がり、本装置を通してあ
る程度の拡散があり、これはある用途においては不具合
である。
なく、その結果、走行時間が広がり、本装置を通してあ
る程度の拡散があり、これはある用途においては不具合
である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はこれら
の問題を解決することである。
の問題を解決することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、第１
と第２の隔置した平行の共軸線関係の導電性ディスクで
あって、その間で該ディスクを種々の電圧まで上昇させ
ることにより電界が形成され、前記２個のディスクの間
の空間は第１のディスクに作られた半径ｒ1 の環状スロ
ットを通して、検査すべき雰囲気と、連通する導電性デ
ィスクからなる大気に包含されたエアロゾル粒子のセレ
クタに関し、中央取入れ口が、ディスクの周囲から安定
した求心性の層流の濾過空気を前記空間内で循環させる
ように第１のディスクに配置され、第２のディスクに環
状開口が設けられており、−第３のディスクが第２のデ
ィスクに対面するように位置され、−第２と第３のディ
スクの間の空間中へ前記２個のディスクの周囲からの半
径方向の層状の濾過空気の流れを噴射する手段が設けら
れており、−選択された粒子が本装置の外側までそれに
よって持って来られる中央パイプが第３のディスクに固
定されていることを特徴とする、大気中に含有されたエ
アロゾル粒子セレクタに関する。
と第２の隔置した平行の共軸線関係の導電性ディスクで
あって、その間で該ディスクを種々の電圧まで上昇させ
ることにより電界が形成され、前記２個のディスクの間
の空間は第１のディスクに作られた半径ｒ1 の環状スロ
ットを通して、検査すべき雰囲気と、連通する導電性デ
ィスクからなる大気に包含されたエアロゾル粒子のセレ
クタに関し、中央取入れ口が、ディスクの周囲から安定
した求心性の層流の濾過空気を前記空間内で循環させる
ように第１のディスクに配置され、第２のディスクに環
状開口が設けられており、−第３のディスクが第２のデ
ィスクに対面するように位置され、−第２と第３のディ
スクの間の空間中へ前記２個のディスクの周囲からの半
径方向の層状の濾過空気の流れを噴射する手段が設けら
れており、−選択された粒子が本装置の外側までそれに
よって持って来られる中央パイプが第３のディスクに固
定されていることを特徴とする、大気中に含有されたエ
アロゾル粒子セレクタに関する。
【００１５】このように、この形態において、第３およ
び第２のディスクにより第２ステージが提供され、これ
ら２個のディスクの間の濾過空気流により「動的閉込
め」が得られる。この流れは第１ステージから抽出され
る粒子を運ぶ。第２ステージから出ると、粒子はパイプ
中へ運ばれ、依然として層流であるが粒子を確実に外側
へ転送するので、粒子が流れの中心近くに、壁と接触す
ることなく（すなわち損失が無い）、かつ同一の軌道で
（すなわち同一の走行時間で）閉じ込められるという特
別の利点がある。
び第２のディスクにより第２ステージが提供され、これ
ら２個のディスクの間の濾過空気流により「動的閉込
め」が得られる。この流れは第１ステージから抽出され
る粒子を運ぶ。第２ステージから出ると、粒子はパイプ
中へ運ばれ、依然として層流であるが粒子を確実に外側
へ転送するので、粒子が流れの中心近くに、壁と接触す
ることなく（すなわち損失が無い）、かつ同一の軌道で
（すなわち同一の走行時間で）閉じ込められるという特
別の利点がある。
【００１６】一実施例によれば、第２と第３のディスク
の間で、補助電界
の間で、補助電界
【外６】 を形成する手段が設けられ、半径ｒ2 のスロットを介し
て、選択された粒子を該粒子が接触しうる面から「外
す」ことが可能である。
て、選択された粒子を該粒子が接触しうる面から「外
す」ことが可能である。
【００１７】別の実施例によれば、第２のディスクに作
られた開口を画定するリングは内径が零で、すなわち、
開口は円形のオリフィスに縮小する。
られた開口を画定するリングは内径が零で、すなわち、
開口は円形のオリフィスに縮小する。
【００１８】本発明のその他の実施例を特許請求の範囲
から推測することができる。
から推測することができる。
【００１９】本発明の特徴や利点は、添付図面を参照し
た以下の非限定的実施例から良好に理解できる。
た以下の非限定的実施例から良好に理解できる。
【００２０】
【実施例】図２は本発明による実施例の概略図である。
本装置はまず、２個の同心状ディスク１８，２０を有す
る円形電気移動度セレクタ（ＣＥＭＳ）によって構成さ
れる第１ステージを含む。第１のディスク１８は半径が
ｒ1 の環状スロット２２を有し、該スロットにより、分
析すべき粒子を含有する気体のサンプルが流速ｑ1で導
入される。２個のディスクは導電性であるので、各々の
場合にそれらをある電位まで上昇させ、それらを分離し
ている空間において電界Ｅを形成することができる。第
２のディスク２０には平均半径ｒ2 であり、空気の流れ
ｑ2 が横行する環状開口２８が形成される。２個のディ
スクの間、かつ空間２４の周囲には、図２に示していな
い手段によりエントレイメントガス（濾過気体）ｑ0 が
噴射され、そのため層流が２個のディスクの間で中央取
入れあるいは吸引パイプ２６まで循環し、その結果、流
れＱ＝ｑ0 ＋ｑ1 −ｑ2 を吸収する。
本装置はまず、２個の同心状ディスク１８，２０を有す
る円形電気移動度セレクタ（ＣＥＭＳ）によって構成さ
れる第１ステージを含む。第１のディスク１８は半径が
ｒ1 の環状スロット２２を有し、該スロットにより、分
析すべき粒子を含有する気体のサンプルが流速ｑ1で導
入される。２個のディスクは導電性であるので、各々の
場合にそれらをある電位まで上昇させ、それらを分離し
ている空間において電界Ｅを形成することができる。第
２のディスク２０には平均半径ｒ2 であり、空気の流れ
ｑ2 が横行する環状開口２８が形成される。２個のディ
スクの間、かつ空間２４の周囲には、図２に示していな
い手段によりエントレイメントガス（濾過気体）ｑ0 が
噴射され、そのため層流が２個のディスクの間で中央取
入れあるいは吸引パイプ２６まで循環し、その結果、流
れＱ＝ｑ0 ＋ｑ1 −ｑ2 を吸収する。
【００２１】粒子の電気移動度を定義するためにＺが使
用されるとした場合、２ｈはディスク１８，２０を分離
する距離で、Ｖはこれらディスク間の電位差であるとし
て、本装置の理論では半径ｒ2 のスロットを横行するエ
アロゾル粒子は移動度Ｚを有し、
用されるとした場合、２ｈはディスク１８，２０を分離
する距離で、Ｖはこれらディスク間の電位差であるとし
て、本装置の理論では半径ｒ2 のスロットを横行するエ
アロゾル粒子は移動度Ｚを有し、
【数２】 となる。第２ステージは同じ電気移動度Ｚを有する粒子
を集める。このステージは一方では既述の第２のディス
ク２０、他方では第２のディスクに対面し、第２のディ
スクと共に空間３４を画成する第３のディスク３２によ
って構成される。前記空間の周囲から、公知の手段の支
援により半径方向の濾過空気流量ｑ′0 を加えることが
でき、該空気流量は第２ステージにおける空気が層流と
なるように選択される。このように、開口２８を介して
集められた粒子は第１のステージから抽出されるように
運ばれる。
を集める。このステージは一方では既述の第２のディス
ク２０、他方では第２のディスクに対面し、第２のディ
スクと共に空間３４を画成する第３のディスク３２によ
って構成される。前記空間の周囲から、公知の手段の支
援により半径方向の濾過空気流量ｑ′0 を加えることが
でき、該空気流量は第２ステージにおける空気が層流と
なるように選択される。このように、開口２８を介して
集められた粒子は第１のステージから抽出されるように
運ばれる。
【００２２】さらに、例えばディスク３２として導電性
ディスクを用い、かつ各ディスク２０，３２をある電位
（電位差Ｖ′）まで上昇させることにより得られた電界
Ｅ′が粒子を、それらが接触するようになる面から外す
ために前記２個のディスクの間に提供することができ
る。電界Ｅ′は電界Ｅと単純な関係を有する。すなわち
Ｅ′＝ｆ（Ｅ）、例えばＥ′＝Ｅ／１０。特にＥ′をＥ
に依存させることができる。
ディスクを用い、かつ各ディスク２０，３２をある電位
（電位差Ｖ′）まで上昇させることにより得られた電界
Ｅ′が粒子を、それらが接触するようになる面から外す
ために前記２個のディスクの間に提供することができ
る。電界Ｅ′は電界Ｅと単純な関係を有する。すなわち
Ｅ′＝ｆ（Ｅ）、例えばＥ′＝Ｅ／１０。特にＥ′をＥ
に依存させることができる。
【００２３】第３のディスク３２はその中央においてパ
イプ３８に連通する開口３６を有している。前記開口３
６の中心は、依然として層流で流速ｑ′0 ＋ｑ2 で流れ
ており、かつ流れの中心近傍に閉じ込められている選択
された粒子が壁と接触することなく、その結果損失なし
に流れているとすればディスク１８，２０の中心と整合
していることが好ましい。さらに、粒子が追従する軌道
は第２のステージ内およびパイプ３８内を含み、本装置
を通して同一であり、そのため粒子は、本装置の幾何学
的寸法は決定がしやすいため、決定が容易な同一の走行
時間で流れる。
イプ３８に連通する開口３６を有している。前記開口３
６の中心は、依然として層流で流速ｑ′0 ＋ｑ2 で流れ
ており、かつ流れの中心近傍に閉じ込められている選択
された粒子が壁と接触することなく、その結果損失なし
に流れているとすればディスク１８，２０の中心と整合
していることが好ましい。さらに、粒子が追従する軌道
は第２のステージ内およびパイプ３８内を含み、本装置
を通して同一であり、そのため粒子は、本装置の幾何学
的寸法は決定がしやすいため、決定が容易な同一の走行
時間で流れる。
【００２４】粒子は次にパイプ３８によりセレクタの外
側に排出される。
側に排出される。
【００２５】前述の原理に基いて作動する装置が図３で
断面で示されている。
断面で示されている。
【００２６】選択すべき電荷粒子を含有する気体は端装
具４０により流速ｑ1 で戻り、リップ４２の形状スロッ
トを通して出ていく。
具４０により流速ｑ1 で戻り、リップ４２の形状スロッ
トを通して出ていく。
【００２７】濾過空気は端装具４４により流速ｑ0 で再
入し、多孔性ディスク（ガラス繊維）を通過し第１ステ
ージに供給される。それは端装具８によって流速Ｑ2 で
抽出される。
入し、多孔性ディスク（ガラス繊維）を通過し第１ステ
ージに供給される。それは端装具８によって流速Ｑ2 で
抽出される。
【００２８】コンタクタ４８と高ボルトベース４９によ
って高電圧Ｖが供給され、ブロック５０は零電位であ
る。電荷粒子はまた、それらの半径方向の軌道からそれ
て、電気移動性の関数として電極２０上に配置される。
って高電圧Ｖが供給され、ブロック５０は零電位であ
る。電荷粒子はまた、それらの半径方向の軌道からそれ
て、電気移動性の関数として電極２０上に配置される。
【００２９】第２ステージにおいて、濾過空気は端装具
５２によって流速ｑ′0 で戻り、多孔ディスク５４を通
る。空気は次に流量ｑ′0 ＋ｑ2 で端装具３８を介して
吸引される。
５２によって流速ｑ′0 で戻り、多孔ディスク５４を通
る。空気は次に流量ｑ′0 ＋ｑ2 で端装具３８を介して
吸引される。
【００３０】電極２０は、環状抽出スロット２８を形成
するように規則的に隔置した孔で穿孔される。必要な電
気移動度を有する電荷粒子はその結果流速ｑ2 で抽出さ
れ、排出パイプ３８の軸線に捕捉される。
するように規則的に隔置した孔で穿孔される。必要な電
気移動度を有する電荷粒子はその結果流速ｑ2 で抽出さ
れ、排出パイプ３８の軸線に捕捉される。
【００３１】第２の高圧Ｖ′が、粒子を該粒子が接触し
ている面から「外す」ためにコンタクタ５６と高電圧ベ
ース５７によって第３のディスク３２に任意に供給され
る。
ている面から「外す」ためにコンタクタ５６と高電圧ベ
ース５７によって第３のディスク３２に任意に供給され
る。
【００３２】より簡単な場合は、環状抽出スロット２８
は、参照数字が図４のものと同じである図４に示す要領
で単一の中央の円形オリフィスに縮小することができ
る。
は、参照数字が図４のものと同じである図４に示す要領
で単一の中央の円形オリフィスに縮小することができ
る。
【００３３】中央の抽出オリフィス２８は通風的観点お
よび電気的観点の双方から重要な点であるが、第２のデ
ィスクの中央に溜った粒子は前記オリフィス２８を介し
て流速ｑ2 で吸い上げられる。これらの粒子は移動度Ｚ
＝Ｑ／πＥｒ1 2 を有している。前記オリフィスの直径
φは粒子の良好な選択性（直径が大きい場合）選択性は
低い）を保証するようにするが、該オリフィスを通る流
体の流れを乱さないように（直径が小さいと、「噴射」
現象が前記オリフィスと面一で発生する）選定されるこ
とが好ましい。例として、ｒ1 ＝６．５センチでφ＝
２．７ミリの装置が作られた。この形態は、補助電界
Ｅ′を必要とせず、かつ本装置の軸線において正確に粒
子を抽出するという利点を有する。ここでも粒子は壁と
接触することなく、同一の走行時間で、第２ステージに
おいて事実上直線の同一軌道で層流として移動する。
よび電気的観点の双方から重要な点であるが、第２のデ
ィスクの中央に溜った粒子は前記オリフィス２８を介し
て流速ｑ2 で吸い上げられる。これらの粒子は移動度Ｚ
＝Ｑ／πＥｒ1 2 を有している。前記オリフィスの直径
φは粒子の良好な選択性（直径が大きい場合）選択性は
低い）を保証するようにするが、該オリフィスを通る流
体の流れを乱さないように（直径が小さいと、「噴射」
現象が前記オリフィスと面一で発生する）選定されるこ
とが好ましい。例として、ｒ1 ＝６．５センチでφ＝
２．７ミリの装置が作られた。この形態は、補助電界
Ｅ′を必要とせず、かつ本装置の軸線において正確に粒
子を抽出するという利点を有する。ここでも粒子は壁と
接触することなく、同一の走行時間で、第２ステージに
おいて事実上直線の同一軌道で層流として移動する。
【００３４】次に、粒子は、通常光学あるいは電気的方
法に基く公知の装置から選択した検出器４０によって計
数される。
法に基く公知の装置から選択した検出器４０によって計
数される。
【００３５】本発明によるセレクタによって得られた結
果の例を図３に示す。使用された装置は図４に示すもの
と類似で、すなわち中間ディスク２０において中央孔２
８を備えているが電界Ｅ′は無い。セレクタは出口にお
いて光学検出器（凝固による粒子カウンタ）を備え、粒
子は光線ビームを通して捕捉され、各粒子はある量の光
線を放散して、その光線が次いで光検出器によって分析
される。
果の例を図３に示す。使用された装置は図４に示すもの
と類似で、すなわち中間ディスク２０において中央孔２
８を備えているが電界Ｅ′は無い。セレクタは出口にお
いて光学検出器（凝固による粒子カウンタ）を備え、粒
子は光線ビームを通して捕捉され、各粒子はある量の光
線を放散して、その光線が次いで光検出器によって分析
される。
【００３６】再び図４に示す記号を用いると、これらの
例の特性は以下の通りである。 −中央の抽出孔２８の直径：２．７ミリ −ディスク１８，２０間の距離：４ミリ（ディスク２
０，３２の間の距離と等しい） −ｒ1 ＝６．５センチ −ｑ＝２０リットル／分；ｑ1 ＝ｑ2 ＝１リットル／分
（曲線Ａ）または０．５リットル／分（曲線Ｂ）、ｑ′
0 ＝（０．４）リットル／分（Ａ）または０．９リット
ル／分（Ｂ）、 −使用される粒子の径：０．１０７μｍ（単一電荷を有
する粒子） −ディスク１８と２０との間の電圧Ｖ：０〜６００ボル
トまで変動可能
例の特性は以下の通りである。 −中央の抽出孔２８の直径：２．７ミリ −ディスク１８，２０間の距離：４ミリ（ディスク２
０，３２の間の距離と等しい） −ｒ1 ＝６．５センチ −ｑ＝２０リットル／分；ｑ1 ＝ｑ2 ＝１リットル／分
（曲線Ａ）または０．５リットル／分（曲線Ｂ）、ｑ′
0 ＝（０．４）リットル／分（Ａ）または０．９リット
ル／分（Ｂ）、 −使用される粒子の径：０．１０７μｍ（単一電荷を有
する粒子） −ディスク１８と２０との間の電圧Ｖ：０〜６００ボル
トまで変動可能
【００３７】電圧の関数として、曲線ＡおよびＢは容積
単位（標準尺度）当り計数された選定された粒子の数Ｎ
を提供する。これらの曲線はまた本装置の分解能が極め
て良好であることを示す。
単位（標準尺度）当り計数された選定された粒子の数Ｎ
を提供する。これらの曲線はまた本装置の分解能が極め
て良好であることを示す。
【００３８】前述した装置の基本的な用途としては多分
散粒子源から単分散粒子を選択することである。所定粒
径の粒子を作るには、単に粒子をこの粒径に対応する移
動度Ｚの関数として選択し、従って適当な電界Ｅと流速
Ｑとを選択すればよい。従って、本装置はサブミクロン
の粒子の分野においては真正の「主要な標準的な生成
器」であり、従来から周知の装置においては可能ではな
かったことであるが、壁に拡散することによる損失を阻
止する動的閉込めにより、約１ナノメートルの粒径まで
下げることができる利点を有する。
散粒子源から単分散粒子を選択することである。所定粒
径の粒子を作るには、単に粒子をこの粒径に対応する移
動度Ｚの関数として選択し、従って適当な電界Ｅと流速
Ｑとを選択すればよい。従って、本装置はサブミクロン
の粒子の分野においては真正の「主要な標準的な生成
器」であり、従来から周知の装置においては可能ではな
かったことであるが、壁に拡散することによる損失を阻
止する動的閉込めにより、約１ナノメートルの粒径まで
下げることができる利点を有する。
【図１】従来技術によるエアロゾル粒子セレクタを示す
概略図。
概略図。
【図２】本発明による粒子セレクタの原理を示す図。
【図３】本発明によるセレクタを示す断面図。
【図４】本発明によるセレクタの実施例を示す図。
【図５】本発明によるセレクタによって得たスペクトル
を示すグラフ。
を示すグラフ。
１８，２０ ディスク ２２ スロット ２４ 空間 ２６ 吸引パイプ ３２ 第３のディスク
Claims (3)
- 【請求項１】 大気中に含まれたエアロゾル粒子のため
の電気移動度セレクタであって、第１と第２の隔置した
平行で共軸線関係の導電性ディスクを含み、前記ディス
クの間で該ディスクを種々の電位まで上昇させることに
より電界Ｅが形成され、前記２個のディスクの間の空間
が第１のディスクに作られた半径ｒ1の環状スロットを
介して、検査すべき大気と連通し、前記ディスクの周囲
から安定した求心性の層状の濾過された空気の流れを前
記空間において循環させるために中央取入口が前記第１
のディスクに設けられ、第２のディスクに平均半径ｒ2
（ｒ2 ＜ｒ1 ）の環状開口が設けられているセレクタに
おいて、さらに前記第２のディスクに対面する第３のデ
ィスクと、 前記第２と第３のディスクの間の空間に、前記第２と第
３のディスクの周囲から半径方向の、層状の濾過された
空気流を噴射する手段と、 第３のディスクに固定され、それにより粒子がセレクタ
の外側へ排出される中央パイプとを含むことを特徴とす
る電気移動度セレクタ。 - 【請求項２】 前記第２と第３のディスクの間におい
て、 【外１】 に依存し、選定された粒子を該粒子が接触する面から環
状開口を介して「外す」ことができるようにする補助電
界 【外２】 を形成する手段が設けられていることを特徴とする請求
項１に記載のセレクタ。 - 【請求項３】 前記環状開口が単一の中央抽出オリフィ
スに縮小されていることを特徴とする請求項１に記載の
セレクタ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9406273A FR2720505B1 (fr) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | Sélecteur de particules chargées, à haute sensibilité. |
| FR9406273 | 1994-05-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07323240A true JPH07323240A (ja) | 1995-12-12 |
Family
ID=9463454
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7123557A Pending JPH07323240A (ja) | 1994-05-24 | 1995-05-23 | 電気移動度セレクタ |
| JP7123558A Pending JPH07313899A (ja) | 1994-05-24 | 1995-05-23 | エアロゾル粒子セレクタ |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7123558A Pending JPH07313899A (ja) | 1994-05-24 | 1995-05-23 | エアロゾル粒子セレクタ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5620100A (ja) |
| EP (2) | EP0685726B1 (ja) |
| JP (2) | JPH07323240A (ja) |
| AT (2) | ATE203821T1 (ja) |
| DE (2) | DE69521936T2 (ja) |
| FR (1) | FR2720505B1 (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 (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| FR2745084B1 (fr) * | 1996-02-15 | 1998-03-13 | Commissariat Energie Atomique | Selecteur de mobilite dynamique des particules d'un aerosol |
| EP1139438B1 (en) | 2000-03-29 | 2010-09-08 | Panasonic Corporation | Method and apparatus for fabricating quantum dot structures |
| US8192523B1 (en) | 2008-02-22 | 2012-06-05 | Tsi Incorporated | Device and method for separating and increasing the concentration of charged particles in a sampled aerosol |
| 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 |
| CN109261361B (zh) * | 2018-08-08 | 2020-02-07 | 青岛大学 | 一种同轴型介电微米纳米粒子连续分离器 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2669665A (en) * | 1952-08-21 | 1954-02-16 | Richard R Annis | Contact potential variable potential charger |
| US3953792A (en) * | 1974-04-26 | 1976-04-27 | Nasa | Particulate and aerosol detector |
| US4117715A (en) * | 1977-07-05 | 1978-10-03 | Ransburg Corporation | Apparatus for measuring charge on, and density of, airborne particulates |
| US4387369A (en) * | 1978-10-11 | 1983-06-07 | Johnson Controls, Inc. | Broad spectrum charged electric field polar gas sensing and detection system |
| US4321546A (en) * | 1980-04-15 | 1982-03-23 | Calspan Corporation | Aerosol can static electrometer |
| US4502012A (en) * | 1980-11-26 | 1985-02-26 | Phillips Petroleum Company | Method of discharging an aerosol container to measure charge buildup on the container |
| SU1071947A1 (ru) * | 1982-06-11 | 1984-02-07 | Ленинградский Институт Авиационного Приборостроения | Анализатор подвижности аэрозольных частиц |
| 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 |
| FR2658916B2 (fr) | 1990-02-27 | 1992-04-30 | Commissariat Energie Atomique | Capteur electrostatique de particules d'aerosol et appareils en comportant application. |
| DE69001719T2 (de) * | 1989-06-23 | 1993-11-18 | Commissariat Energie Atomique | Elektrostatischer Detektor von Aerosolen. |
| DE4127405C2 (de) * | 1991-08-19 | 1996-02-29 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur Trennung von Gemischen mikroskopisch kleiner, in einer Flüssigkeit oder einem Gel suspendierter dielektrischer Teilchen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| US5247842A (en) * | 1991-09-30 | 1993-09-28 | Tsi Incorporated | Electrospray apparatus for producing uniform submicrometer droplets |
-
1994
- 1994-05-24 FR FR9406273A patent/FR2720505B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-05-11 US US08/438,704 patent/US5620100A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-11 US US08/438,708 patent/US5592096A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-22 AT AT95401191T patent/ATE203821T1/de not_active IP Right Cessation
- 1995-05-22 DE DE69521936T patent/DE69521936T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-22 EP EP95401191A patent/EP0685726B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-22 EP EP95401190A patent/EP0685725B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-22 DE DE69521937T patent/DE69521937T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-22 AT AT95401190T patent/ATE203820T1/de not_active IP Right Cessation
- 1995-05-23 JP JP7123557A patent/JPH07323240A/ja active Pending
- 1995-05-23 JP JP7123558A patent/JPH07313899A/ja active Pending
Cited By (2)
| 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 |
| US8698076B2 (en) | 2010-02-02 | 2014-04-15 | Riken | Differential mobility analyzer, particle measuring system, and particle sorting system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07313899A (ja) | 1995-12-05 |
| FR2720505A1 (fr) | 1995-12-01 |
| DE69521937D1 (de) | 2001-09-06 |
| EP0685726B1 (fr) | 2001-08-01 |
| DE69521936T2 (de) | 2002-04-04 |
| DE69521937T2 (de) | 2002-04-04 |
| EP0685725B1 (fr) | 2001-08-01 |
| ATE203820T1 (de) | 2001-08-15 |
| DE69521936D1 (de) | 2001-09-06 |
| US5592096A (en) | 1997-01-07 |
| EP0685725A1 (fr) | 1995-12-06 |
| US5620100A (en) | 1997-04-15 |
| ATE203821T1 (de) | 2001-08-15 |
| EP0685726A1 (fr) | 1995-12-06 |
| FR2720505B1 (fr) | 1996-07-05 |
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|
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