DE3409932C1

DE3409932C1 - Verfahren zur kontinuierlichen Registrierung von Partikelkonzentrationen in der Atmosphäre

Info

Publication number: DE3409932C1
Application number: DE19843409932
Authority: DE
Inventors: Christoph Dr.-Ing. 4100 Duisburg Helsper; Reinhard Dr. 5840 Schwerte Nießner
Original assignee: Individual
Current assignee: Niessner Reinhard Dr 5840 Schwerte De Helsper
Priority date: 1984-03-17
Filing date: 1984-03-17
Publication date: 1985-05-23

Description

Patentansprüche: 1. Verfahren zur kontinuierlichen Registrierung von Partikelkonzentrationen in der Atmosphäre, bei dem die Partikel des zu messenden Aerosols beim Passieren einer Photoemissionszone mittels ionisierend wirkender Strahlung elektrisch aufgeladen und die Anzahl der geladenen Partikel kontinuierlich mit einem Elektrometerverstärker gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel vor der Ionisation mit einer z-elektronenreichen Substanz beschichtet werden 2. Verfahren zur kontinuierlichen Registrierung von Partikeln in der Atmosphäre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu messende Aerosol durch einen Ozon zerstörenden, katalytisch wirkenden Diffusionsabscheider geleitet wird, bevor die Partikel mit der Jr-elektronenreichen Substanz beschichtet werden.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Registrierung von Partikelkonzentrationen in der Atmosphäre gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Das zu messende Aerosol passiert einen Ozon zerstörenden, katalytisch arbeitenden Diffusionsabscheider, wird dann in einer Beschichtungszone durch Anwendung des Kondensationsprinzipes mit einer -elektronenreichen Substanz beschichtet. Anschließend werden die beschichteten Partikel durch Photoemission eines oder mehrerer Elektronen mittels einer ionisierend wirkenden Strahlung positiv aufgeladen und die Anzahl der geladenen Partikel mittels eines Elektrometerverstärkers kontinuierlich registriert.
In Veröffentlichungen von Bricard et al. (Detection of Ultrafine Particles by means of a Continuous Nuclei Counter. In: Fine Particles, edited by B.Y.H. Liu, pp.
565-580, Academic Press, New York, 1976) sowie Sinclair and Hoopes (J. Aerosol Sci. 6 (1975)1-7) werden Kondensationskernzähler publiziert, welche ebenfalls unter Zuhilfenahme des Kondensationsprinzipes die Partikelkonzentrationen messen. Dabei werden Ethanol bzw. n-Butanol als Kondensationssubstanz verwendet.
Als Detektorprinzip kommen hierbei die Transmissionsmessung des durch das Auftreten größerer, durch Kondensation gewachsener Partikel abgeschwächten Lichtes bzw. die Streulichtmessung derselben zur Anwendung.
In der Veröffentlichung von Burtscher et al. (J. Appl.
Phys. 53 (1982) 3787-3791) wird ein nach dem Photoemissionsprinzip arbeitendes Meßsystem beschrieben.
Dabei ist jedoch die Registrierung von nicht mit Jz-elektronenreichen Substanzen beschichteten Partikeln nicht möglich. Darüber hinaus ist durch die Anwesenheit von reaktiven Gasen wie Ozon in der Photoemissionsstrekke durch eine Photoreaktion (UV-Licht + Ozon) die oxidative Zerstörung der Jr-Bindung feststellbar. Dadurch wird aber die Photoionisationsschwelle erhöht, so daß keine Photoemission von den Partikeloberflächen des zu messenden Aerosols möglich ist Es muß also eine Abtrennung derartiger Gase durchgeführt werden.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe ein derartiges Verfahren einfacher zu gestalten und durch Anwendung eines anderen Detektionsprinzipes eine erhöhte Nachweisempfindlichkeit zu erzielen. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Zeichnungen Bezug genommen, die einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Meßgerätes zeigt. Das Meßgerät besteht aus 5 Blöcken. Durch Block 1 gelangt der zu messende Aerosolstrom durch einen röhrenförmigen Diffusionsabscheider, der durch eine katalytisch wirkende Wandbeschichtung (z. B. Mangandioxid) für die Entfernung von Ozonbeimengungen des Aerosols sorgt. Ozon zerfällt an der Wandbeschichtung in Sauerstoff-Moleküle und Atome. Durch laminare Strömungsführung werden Abscheideverluste von Partikeln weitgehend verhindert. Danach gelangt das zu vermessende, von Ozon befreite Aerosol in Block 2, bestehend aus Sättiger 2a und Kondensationsteil 2b. Im Sättiger 2a werden gasförmige Anteile einer z-elektronenreichen Substanz mit einer für die verwendete Strahlungsquelle niedrigeren Ionisationsschwelle erzeugt und mit dem Aerosolstrom mittels eines Ringspaltmischers vermischt. Durch die im Block 2b erfolgende, geeignete Temperaturabsenkung tritt eine Übersättigung der zugemischten Substanz auf, welche die Kondensation derselben an den als Kondensationskeimen wirkenden Partikeln zur Folge hat. In Block 3 wird das beschichtete Aerosol (es genügen bereits Monolagen an Jz-elektronenreicher Substanz) durch Einwirkung einer ionisierenden Strahlung (z. B. monochromatisches UV-Licht mit einer Wellenlänge von 252 nm und Anthracen als Jz-elektronenreiche Substanz) zur Photoemission einzelner oder mehrerer Elektronen veranlaßt. Die resultierenden positiv geladenen Partikel werden mit einer Elektrometerverstärkeranordnung (z. B.

Claims

Varaktorbrückenverstärker mit isoliertem Absolutfilter) kontinuierlich registriert (Block 4). Der zum Betrieb nötige kontinuierliche Durchfluß wird mittels einer Pumpe und einer Anordnung zur Volumenflußkonstanthaltung aufrecht gehalten (Block 5). Mit der Meßanordnung können somit Partikel aus der Atmosphäre unter Ausschaltung einer Photoreaktion durch Ozon kontinuierlich gemessen werden.