Конденсационный счетчик частиц или CPC — это счетчик частиц , который обнаруживает и подсчитывает аэрозольные частицы, сначала увеличивая их, используя частицы в качестве центров зародышеобразования для создания капель в перенасыщенном газе . [2]
Для получения зародышей использовались три метода :
Наиболее часто используемый (и самый эффективный) метод — это охлаждение посредством термодиффузии . Наиболее распространенной рабочей жидкостью является н-бутанол ; в последние годы в этом применении встречается и вода . [4]
Конденсационные счетчики частиц способны обнаруживать частицы размером от 2 нм и более. Это имеет особое значение, поскольку частицы размером менее 50 нм обычно не обнаруживаются обычными оптическими методами. Обычно пересыщение составляет около 100…200 % в конденсационной камере, несмотря на то, что гетерогенное зародышеобразование (рост капель на поверхности взвешенной твердой частицы) может происходить при пересыщении всего лишь 1 %. Большее содержание пара необходимо, поскольку, согласно законам науки о поверхности , давление пара над выпуклой поверхностью меньше, чем над плоскостью, поэтому для соответствия фактическим критериям пересыщения требуется большее содержание пара в воздухе . Это количество растет (давление пара уменьшается) вместе с уменьшением размера частиц, критический диаметр, для которого может происходить конденсация при текущем уровне насыщения, называется диаметром Кельвина . Однако уровень пересыщения должен быть достаточно малым, чтобы предотвратить гомогенное зародышеобразование (когда молекулы жидкости сталкиваются так часто, что образуют кластеры – достаточно стабильные, чтобы обеспечить возможность дальнейшего роста), что приведет к ложным подсчетам. Обычно это начинается примерно с 300% пересыщения. [4]
Справа показан работающий диффузионный тепловой охлаждающий CPC. Для обеспечения высокого содержания пара рабочая жидкость контактирует с полым блоком пористого материала, который нагревается. Затем увлажненный воздух поступает в охладитель, где происходит зародышеобразование. Разница температур между нагревателем и охладителем определяет пересыщение, которое, в свою очередь, определяет минимальный размер частиц, которые будут обнаружены (чем больше разница, тем меньшие частицы будут подсчитаны). Поскольку в центре потока возникают надлежащие условия зародышеобразования, иногда входящий поток разделяется: большая его часть подвергается фильтрации и образует поток оболочки, в который через капилляр вводится остальная часть потока, все еще содержащая частицы . Чем равномернее получено пересыщение, тем резче отсечка минимального размера частиц. В процессе гетерогенного зародышеобразования в камере зародышеобразования частицы вырастают до размеров 10…12 мкм и поэтому их удобно обнаруживать обычными методами, такими как лазерная нефелометрия (измерение световых импульсов, рассеянных выросшими частицами) [4] .