JPH10288600A - 微分型電気移動度測定器 - Google Patents
微分型電気移動度測定器Info
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- JPH10288600A JPH10288600A JP9905897A JP9905897A JPH10288600A JP H10288600 A JPH10288600 A JP H10288600A JP 9905897 A JP9905897 A JP 9905897A JP 9905897 A JP9905897 A JP 9905897A JP H10288600 A JPH10288600 A JP H10288600A
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Abstract
易に測定することができる微分型電気移動度測定器を提
供する。 【解決手段】 微分型電気移動度測定器1は、基部4
と、基部4に対して伸縮体5を介して移動自在に連結さ
れた囲み体6と、基部4に連結されるとともに囲み体6
の内部に向かって延びる中心ロッド7とを備えている。
囲み体6は帯電した微粒子を内部に引き込むための一方
のスリット8を有し、中心ロッド7は一方のスリット8
から引き込まれた帯電した微粒子を外部に取り出すため
の他方のスリット9を有している。また、囲み体6およ
び中心ロッド7はともに導体からなり、中心ロッド7に
は可変電圧源12が接続され、囲み体6は接地されてい
る。なお、基部4と囲み体6とは移動自在に連結され、
伸縮体5により囲み体6の内部を密封状態に維持しつつ
一方のスリット8および他方のスリット9間の距離を変
化させることができる。
Description
(nano)粒子等の微粒子を測定する微分型電気移動度測
定器(DMA:differential mobility analyzer)に係
り、とりわけ広範囲に分布した微粒子の粒径を安価かつ
容易に測定することができる微分型電気移動度測定器に
関する。
汚染の抑制、大気中における酸性雨やスモッグ等の発生
機構の解明、および量子ナノ材料の開発等に関連して、
大気等の雰囲気中に浮遊するエアロゾルやナノ粒子等の
微粒子が注目を集めている。
から微分型電気移動度測定器が知られている。ここで微
分型電気移動度測定器は、帯電した微粒子の電場中での
移動速度(電気移動度)の違いを利用して約1ナノメー
タ(nm)〜約10ミクロン(μm)の範囲にある微粒
子の粒径を測定するものである(詳細については例えば
文献1(T.Seto,T.nakamoto,K.Okuyama,M.Adachi,Y.Kug
a and K.Takeuchi: “Size distribution measurement
of nanometer-sized aerosol particles usingDMA unde
r low-pressure conditions”,J.Aerosol Sci.,28,pp.1
93-206(1997))および文献2(E.O.Knutson and K.T.Wh
itby: “Aerosol Classification byElectric Mobilit
y: Apparatus, Theory, and Applications”, J.Aeroso
l Sci.,Vol.6,pp.443-451(1975) )参照)。
器の原理について図3により説明する。図3に示すよう
に、微分型電気移動度測定器は、中心ロッド(内筒)2
1と囲み体(外筒)22とからなる二重円筒構造を有
し、囲み体22の内周面と中心ロッド21の外周面との
間には可変電圧源28により所定電圧が印加されてい
る。また囲み体22の上部には、囲み体22の内周面と
中心ロッド21の外周面との間の空間にシースエアを供
給するための吐出口23が設けられている。さらに、囲
み体22の上部には帯電した微粒子を内部に引き込むた
めのスリット24が設けられ、また中心ロッド21の下
部にはスリット24から引き込まれた帯電した微粒子を
外部に取り出すためのスリット25が設けられている。
なお、囲み体22の吐出口23から供給されたシースエ
アは囲み体22の下部から排出され、ポンプ26および
フィルタ27,27を介して吐出口23に戻されるよう
になっている。
2に設けられたスリット24から引き込まれると、この
引き込まれた微粒子は、囲み体22の吐出口23から供
給されるシースエアとともに中心軸方向下方に移動する
とともに、囲み体22の内周面と中心ロッド21の外周
面との間に形成される電場の影響を受けて個々の微粒子
の電気移動度に応じた速度で中心軸方向に引き寄せられ
る。そして、所定の軌跡を描いて中心ロッド21のスリ
ット25に到達した微粒子のみが外部に取り出される。
ット25に到達する微粒子の電気移動度Zp は、次式
(1)により算出される。 Zp =q・ln(r2 /r1 )/(2・π・V・L) … (1) 上式(1)において、qはシースエアの流量、r1 ,r
2 はそれぞれ中心ロッド21の外周面の半径,囲み体2
2の内周面の半径である。また、Vは囲み体22の内周
面と中心ロッド21の外周面との間に印加される電圧、
Lはスリット24およびスリット25間の距離である。
との間には次式(2)により表される関係がある。 Zp =n・e・Cm /(3・π・μ・Dp ) … (2) 上式(2)において、nは微粒子の電荷量、eは電気素
量(1.6×10-19クーロン)、Cm はカニンガムの
補正係数、μは供給されるシースエアの粘性係数であ
る。
に取り出される微粒子の粒径Dp は上式(1)(2)に
基づいて決定される。なお、このような微分型電気移動
度測定器において、各種の粒径を有する微粒子の測定を
行う場合には、可変電圧源28により囲み体22の内周
面と中心ロッド21の外周面との間に印加される電圧V
を所定範囲内で変化させ、これにより印加電圧Vに対応
する所定粒径Dp の微粒子のみを外部に取り出すように
している。
の微分型電気移動度測定器においては、各種の粒径を有
する微粒子の測定を行うために、印加電圧Vを所定範囲
内で変化させ、これにより印加電圧Vに対応する所定粒
径Dp の微粒子のみを外部に取り出すようにしている。
しかしながら、このような微分型電気移動度測定器では
一般に、印加電圧Vのダイナミックレンジが一定の狭い
範囲に制限されているので、測定できる微粒子の粒径D
p の範囲が限定されているという問題がある。
来の方法としては、(1)スリット24,25間の距離
Lの異なる複数の微分型電気移動度測定器を適宜使い分
ける方法か、(2)微分型電気移動度測定器内の所定箇
所にスリット24,25間の距離Lを調整するためのス
ペーサを挿入する方法がある。
ち、スリット24,25間の距離Lの異なる複数の微分
型電気移動度測定器を適宜使い分ける方法では、測定の
ために複数の微分型電気移動度測定器を用意しなければ
ならず、コストがかさむという問題がある。
所にスペーサを挿入する方法では、スリット24,25
間の距離Lを変更するために微分型電気移動度測定器を
分解した上でスペーサを交換しなければならず、作業が
複雑であるとともに作業時間もかかるという問題があ
る。なお、このような方法では、分解によって微分型電
気移動度測定器の内部を一旦大気中に暴露してしまうの
で、微分型電気移動度測定器内に付着した水分を除去す
るための焼出し等の処理がさらに必要になるという問題
もある。
にはシースエアの流量qを所定範囲内で適宜変化させる
ことによっても微分型電気移動度測定器から取り出され
る微粒子の粒径Dp を変化させることができるが、シー
スエアの流量qの変化は微分型電気移動度測定器の測定
条件に大きな影響を与えるので、このような方法では微
粒子の粒径Dp を正確に測定することができない。
ものであり、広範囲に分布した微粒子の粒径を安価かつ
容易に測定することができる微分型電気移動度測定器を
提供することを目的とする。
のスリットを有するとともに前記基部に対して移動自在
に連結された囲み体と、前記基部に連結されるとともに
前記囲み体の内部に向かって延びる他方のスリットを有
するロッドとを備え、前記囲み体と前記ロッドとの間に
は所定電圧が印加され、前記囲み体に対して前記基部を
移動させることで前記一方のスリットおよび前記他方の
スリット間の距離を可変としたことを特徴とする微分型
電気移動度測定器を提供する。
測定器において、前記基部と前記囲み体とに連結され前
記囲み体の内部を密封する可動部をさらに備えたことを
特徴とする微分型電気移動度測定器を提供する。
動自在に連結して一方のスリットおよび他方のスリット
間の距離を可変としているので、一方または他方のスリ
ットから引き込まれた帯電した微粒子が囲み体とロッド
との間に形成された電場内を他方または一方のスリット
まで移動する距離を可変とすることができ、このため広
範囲に分布した微粒子の粒径を安価かつ容易に測定する
ことができる。
施の形態について説明する。図1および図2は本発明に
よる微分型電気移動度測定器の一実施の形態を示す図で
ある。ここで、図1は微分型電気移動度測定器において
スリット間の距離を最大にした場合を示し、図2は微分
型電気移動度測定器においてスリット間の距離を最小に
した場合を示す。
移動度測定器1は、テフロン材等の絶縁体2と台座3と
からなる基部4と、基部4に対して伸縮体(可動部)5
を介して移動自在に連結された囲み体6と、基部4に連
結されるとともに囲み体6の内部に向かって延びる中心
ロッド7とを備えている。
に引き込むための一方のスリット8を有し、中心ロッド
7は一方のスリット8から引き込まれた帯電した微粒子
を外部に取り出すための他方のスリット9を有してい
る。なお、一方のスリット8は囲み体6の内周面に沿っ
て環状に設けられ、また他方のスリット9は中心ロッド
7の下部にその外周面に沿って環状に設けられている。
に導体からなり、中心ロッド7には可変電圧源12が接
続され、囲み体6は接地されている。
内周面と中心ロッド7の外周面との間の空間にシースエ
アを供給するための吐出口10が設けられるとともに、
シースエアに含まれる不純物を除去するためのフィルタ
11が取り付けられている。なお、囲み体6の吐出口1
0から供給されたシースエアは囲み体6の下部から排出
され、ポンプ(図示せず)およびフィルタ(図示せず)
を介して吐出口10に戻されるようになっている。
自在に連結され、図1および図2に示すように、伸縮体
5により囲み体6の内部を密封状態に維持しつつ一方の
スリット8および他方のスリット9間の距離を変化させ
ることができるようになっている。ここで、伸縮体5と
しては例えばベローズ等を用いることができる。
態の作用について説明する。
粒子が囲み体6に設けられた一方のスリット8から引き
込まれると、この引き込まれた微粒子は、囲み体6の吐
出口10から供給される流量qのシースエアとともに中
心軸方向下方に移動するとともに、囲み体6の内周面と
中心ロッド7の外周面との間で印加電圧Vにより形成さ
れる電場の影響を受けて個々の微粒子の電気移動度Zp
に応じた速度で中心軸方向に引き寄せられる。そして、
所定の軌跡を描いて距離Lだけ進み、中心ロッド7の他
方のスリット9に到達した所定粒径Dp の微粒子のみが
外部に取り出される。
いて、広範囲に分布した微粒子の粒径Dp を測定する場
合には、まず、囲み体5に対して基部4を移動させて一
方のスリット8および他方のスリット9間の距離Lを所
定値に設定する。
リット8および他方のスリット9間の距離Lを一定に保
った状態で、可変電圧源12により囲み体6の内周面と
中心ロッド7の外周面との間に印加される電圧Vを所定
範囲内で変化させる。
範囲内で変化させて行う測定を、一方のスリット8およ
び他方のスリット9間の距離Lを順次変化させながら行
うことにより、一方のスリット8および他方のスリット
9間の距離Lおよび印加電圧Vに対応して上式(1)
(2)から決定される各種の所定粒径Dp を有する微粒
子を外部に取り出す。
動度測定器1において、囲み体6の内周面と中心ロッド
7の外周面との間に印加される電圧Vを1〜6000V
の範囲で変化させ、また一方のスリット8および他方の
スリット9間の距離Lを1〜30cmの範囲(具体的に
は1,4,7,10,20および30cm)で変化させ
た場合には、以下の表1および表2に示す範囲に分布し
た微粒子の粒径Dp を測定することができる。なお、こ
こでは、中心ロッド7の外周面の半径r1 ,囲み体6の
内周面の半径r2 をそれぞれ20mm,26mmとして
いる。また、表1および表2はそれぞれ、シースエアの
流量qを10,20(l/min)とした場合を示して
いる。
に対して囲み体6を移動自在に連結して一方のスリット
8および他方のスリット9間の距離を可変としているの
で、一方のスリット8から引き込まれた帯電した微粒子
が囲み体6の内周面と中心ロッド7の外周面との間に形
成された電場内を他方のスリット9まで移動する距離L
を可変とすることができ、このため広範囲に分布した微
粒子の粒径Dp を安価かつ容易に測定することができ
る。
電した微粒子が囲み体とロッドとの間に形成された電場
内を移動する距離を可変とすることができ、このため広
範囲に分布した微粒子の粒径を安価かつ容易に測定する
ことができる。
の形態を示す図。
リット間の距離を最小にした場合を示す図。
の図。
Claims (2)
- 【請求項1】基部と、 一方のスリットを有するとともに前記基部に対して移動
自在に連結された囲み体と、 前記基部に連結されるとともに前記囲み体の内部に向か
って延びる他方のスリットを有するロッドとを備え、 前記囲み体と前記ロッドとの間には所定電圧が印加さ
れ、前記囲み体に対して前記基部を移動させることで前
記一方のスリットおよび前記他方のスリット間の距離を
可変としたことを特徴とする微分型電気移動度測定器。 - 【請求項2】前記基部および前記囲み体に連結され前記
囲み体の内部を密封する可動部をさらに備えたことを特
徴とする請求項1記載の微分型電気移動度測定器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09905897A JP3466416B2 (ja) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | 微分型電気移動度測定器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09905897A JP3466416B2 (ja) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | 微分型電気移動度測定器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10288600A true JPH10288600A (ja) | 1998-10-27 |
JP3466416B2 JP3466416B2 (ja) | 2003-11-10 |
Family
ID=14237105
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09905897A Expired - Fee Related JP3466416B2 (ja) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | 微分型電気移動度測定器 |
Country Status (1)
Country | Link |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1446820A2 (en) * | 2001-11-02 | 2004-08-18 | Yale University | Method and apparatus to increase the resolution and widen the range of differential mobility analyzers (dmas) |
JP2007127457A (ja) * | 2005-11-01 | 2007-05-24 | Shimadzu Corp | イオン測定器 |
JP2007525666A (ja) * | 2004-02-13 | 2007-09-06 | ヒュンダイ カリブレーション アンド サーティフィケーション テクノロジーズ カンパニー リミテッド | 粒子測定器及び粒子測定方法 |
EP2352008A2 (en) | 2010-02-02 | 2011-08-03 | Riken | Differential mobility analyzer, particle measuring system, and particle sorting system |
-
1997
- 1997-04-16 JP JP09905897A patent/JP3466416B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN102192949A (zh) * | 2010-02-02 | 2011-09-21 | 独立行政法人理化学研究所 | 微分型电迁移率分级装置、粒子测量系统以及粒子筛选系统 |
US8698076B2 (en) | 2010-02-02 | 2014-04-15 | Riken | Differential mobility analyzer, particle measuring system, and particle sorting system |
EP2352008A3 (en) * | 2010-02-02 | 2014-10-08 | Riken | Differential mobility analyzer, particle measuring system, and particle sorting system |
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