《气溶胶颗粒电荷调节用于颗粒表征及校准和测试气溶胶的生成》

1 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本（注：GB/T44552—2024粒度分布的测定气溶胶颗粒差分电迁移率分析法（ISO27891气溶胶颗粒数浓度凝结核颗粒计数器的校准（Aerosolparticlenumber注：GB/T42660—2023气溶胶颗粒数浓度凝结核颗粒计数器的校准（I3.13.23.3静电除尘器eletrostaticprecipitatorESP23.45.1通则本文件中荷电调节器的作用是在气溶胶样品进入DEMC等仪器进行粒径分级之前，为其建立已知？）5.2.1通则 35.2.2放射性同位素源5.2.2.1通则 注：密封放射源根据ISO2919进行分类，该标准提供了针对温度、压力、穿刺、冲击和振动等的测试和分级体4），位素可显著降低健康风险。在几乎所有放射源中，85Kr气体均被封装在一根小直径的密封不锈钢管），），5.2.2.6放射性同位素源的许可与安全防护5.2.3.1通则55.2.4电晕放电注：如果气溶胶静电计用作荷电调节器（无DEMC）下游的颗粒检测器，则可能需要额外配备离子收集器，以消除经过荷电调节器的气溶胶中残留的任何游离离子；否则，气溶胶静电计会将游离离子误判为额外电流，造成675.3.1通则在放射性荷电调节器中获得的NI.t乘积受多种因素影响：同位素辐射类型及能量、密封源活度及器中获得的NI.t乘积则取决于X射线能量、辐射通量、辐射场几何结构、气溶胶流经腔体的流速和浓5.3.2双极荷电调节器 85.3.3单极荷电调节器），荷电调节相比，较大颗粒（d＞100nm）携带 ：，5.4.1通则为了计算经DEMC分级的空气中颗粒物粒径分布，应了解粒径相关的电荷分布函数fp(d)。在DEMC随后，fp(d)可由方程组或列表数据给出，通过理论模型、经验数据或二者结合，对5.4.2放射性双极荷电调节器的电荷分布函数对于市售放射性双极荷电调节器，标准条件下（空气中的球形颗粒：温度为293.15K，压力为9明确规定，否则应使用公式（A.10）、（A.11）或表2中的数值来确定放射性双极荷电调节器的fp(d)。表2展示了放射性荷电调节器产生的空气中球形颗粒（293.15K，101.3kPa）的双极电荷分布d)0100000000002000000000050000000000000000000000000000000000000000000425.4.3其他双极和单极荷电调节器的电荷分 ）， 分布）不超过该荷电调节器基于设计（NI.t乘积）确定的限值，稳态电荷分布即可形成并保 在单极荷电调节器中，每个颗粒所获得的平均电荷和电荷分布取决于NI.t乘积。因此，除离6.2.1粒径和表面积），6.2.3颗粒初始荷电6.3.1载气成分），此外，在荷电调节器中离子浓度较高时，气态前体物（如SO2或蒎烯）形成的颗粒可能会增加。电调节器中产生的颗粒远低于实测颗粒浓度。对待测气溶胶进行系统零点测试（参考ISO6.3.2载气压力和温度6.3.3载气湿度），6.4.1气溶胶流速6.4.1.1颗粒在荷电区的停留时间），6.4.1.2荷电区内的颗粒浓度分布（混合状态） 对于单极荷电调节器，在上述极端情况下，平均NI.t乘积会存在显著差异，因此所产生的颗粒电6.4.2离子产生率用于总富克斯表面积浓度或LDA浓度测量的荷电器和静电计组合），这些离子可能会对测量产生偏6.5.2腔壁上的颗粒损失6.5.4伪影颗粒的产生 器器荷电概率f0/荷电概率fi（i≠0）f+1f+1（或f-1）的简化版荷电概率f+1（或f-1）B.3描述了一种在制造商数据表中未给出传输效率规格何确定其他荷电概率fi（i≠0）。E.2.5条则介绍了一种简化测试方法，适用于仅需获取荷电概率f+1（或f-1）的情况。EQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up4(+),p)EQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up5(p),j)EQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up4(−),p)EQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up5(p),j)EQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up3(+),j)根据上述方程（A.1）、（A.2）和（A.3），如果已知离子—气溶胶附着系数（组合荷电常数）β,则能计算电荷分布函数fp(d)。x=a/r），注：上述公式仅在颗粒不带电（=0）时有效。当颗粒带电(≠0）时，的计算公式变得极复杂，见参考文献[25]。D±=kTZ±/e,见参考文献23、24和25若已知离子特性Z±和m±,则能计算电荷分布函数fp(d)。由于离子特性高度依赖载气的化学成分Z+(×10−4m2V−1s−1）×10−4m2V−1s−1）m+m−对于携带最多两个基本电荷的气溶胶颗粒，在稳态电荷条件下，电荷分布函数fp(d)能使用源自logfp(d)=∑i=0aip∙logd对于其他载气条件的修正方法，参见参考文献[8]；而有关其他气体成分的数据能查阅参具有三个或更多基本电荷单元的电荷分布函数fp(d)能使用基于Gunn模型的公式（A.11）进行计2πε0dkTNEQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up5(+),I)Z+ eeNIZefpd=4π2ε0dkT∙exp22πε0eEQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up3(±),I)iaip012345fp(d)——电荷分布函数(–)。注3：图A.1展示了根据公式(A.10)和(Aiaip012345fp(d)——电荷分布函数(–)。B.1.1测试性能参数 荷电概率f0； B.1.2测试设备测试中使用的凝聚粒子计数器（CPC）和差分电迁移率分类器（DEMC）宜根据ISO27891和ISOB.1.3测试气溶胶 ），B.2.1概述B.2.2测试装置B.2.3测试程序a）关闭荷电调节器。系统达到稳定状态（即稳定的CPC读数b）如果测试荷电调节器不能关闭，则用短接管替代。短接管宜由金属直管或导电硅胶软管组NG=N__NoffB.3.1概述B.3.2测试设置），），B.3.3测试程序调节器。等待系统稳定。将流经受试荷电调节器的流量qTCC调节至所需值。确保通过装置的c）如果尚未开启，则开启两台CPC。将三d）检查两台CPC的颗粒数浓度读数。如果读数不在所需范围内，则重新调整颗粒发生器设置B.4.1测试设置），），品气溶胶流（q2）入口进入设备的正电荷或负电荷颗粒。样品气溶胶流出口（q3）被堵塞。未荷电颗粒部分通过过量空气流出口（q4）离开DEMC，其流量由下游的CPC-B确定（DEMC中流量的命名B.4.2测试程序用。按照图B.3示安装流量调节器，并在受试荷电调节器出口下游的位置（1）处连接流量荷电调节器。等待系统稳定。将流经受试荷电调节器的流量qTCC调节至所需值。确保通过装c）检查两台CPC的颗粒数浓度读数。如果读数不在所需范围内，则重新调节颗粒发生器设置̅̅,0n。̅,0ff和NB̅,0ff。恢复时间（即开启或关闭ESP后，CPC-B数浓度B.5荷电概率测试fiB.5.1测试设置 注3：B.5.2中描述的测试程序仅适用于荷电测试颗粒。对于未荷电测试颗粒，图B.4中的装置需要在DEMC出口后立即增加一个双极性荷电调节器和一个静电沉降器（ESP）。此外，B.5.2中的程序需作相应修改，但本），如B.5.2中详细所述，测试程序要求DEMC-2制造商的软件，根据简化的DEMC响应函数（RU∗) EQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up3(∗),1)EQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up3(∗),1)EQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up3(∗),1)EQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up3(∗),C)EQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up3(∗),1)EQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up3(∗),1)B.5.2测试程序受试荷电调节器。等待系统稳定。将受试荷电调节器的流量qTCC调节至所需值。确保通过装f）如果受试荷电调节器不能关闭，则用短接管替代。短接管宜由金属直管或导电硅胶软管组̅,0n和NA̅,0ff。h）按图B.5左图所示绘制dNraw,on/dlogd曲线。从右至左标记代表单电荷（i=±1）和多电荷（iNi,raw,on=∫[dNi,raw,on/dlog(d)]dlog(d)Ni,raw,off=∫[dNi,raw,off/dlog(d)dlog(d)b）重复B.5.2b）至h）步骤至少四次。对于每个表观单电荷（i=±1）和多电荷（i=±2、fid=∑EQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up4(n),k)fi,kd/n荷电概率的测试结果宜明确标注，例如fi,+d表示粒径为d的正电荷颗粒中带i个电荷的分数。测试注2：和的测量和计算也能通过记录受试荷电调节器开启和关闭时DEMC电压和CPC-B在电压下的颗粒浓度Ni,B,on=∫Ni,B,on/VdVNi,B,off=∫Ni,B,off/VdV根据GB/T××××—202×附录B执行的测试（在□传输效率测试（B.3）□受试荷电调节器中由单荷电颗粒产生的荷电概率f0测试（B.4）□荷电概率fi测试（B.5）NGTrd,qTCCd/胶f0d+,qTCCf0d,qTCCd/fi,__d,qTCCfi,+d,qTCCd//B.2NonNoff12345B.3号̅̅̅̅Tr,k12345B.4号̅NA,onk̅NA,offk̅NB,onk̅NB,offkf0kd12345样品参数f0的算术平均值样品参数f0的标准差B.5）：）：）：̅Nk,A,on̅Nk,A,off̅Ni,k,raw,on̅Ni,k,raw,offfi,k12345样品参数fi的算术平均值样品参数fi的标准差颗粒的来源。在此情况下，所有荷电颗粒或被DEMC的两个电极捕集，或随单迁移率（也称为“单分散”） ），测试设置如图D.1所示。该装置由测试气溶胶发生单元、受试荷电调节器、在选定粒径dtest量荷电概率f0的单元，以及用于测量测试条件（即受试荷电调节器入口处的颗粒数浓度和f0=Non/Nofff——函数分数f0。c）若测试采用球形测试颗粒进行，则计算理论比值f0,theo。在测试所得的平台区内，f0,theo与f0多分散测试气溶胶—dN/dlogd比值：dmode多分散测试气溶胶—dN/dlogd比值：dmode当测试颗粒为球形时，f0与f0,theo的允许偏差f0__f0,theo/f0,theo≤0.1f0公差带f0平均±3%），仅保留未荷电颗粒，然后进入受试荷电调节器。受试荷电调节器入口处的测试气溶胶的数量浓度Nt所有颗粒均通过ESP-2。ESP-2输出的气溶胶随后以5:1的比例稀释，经双极荷电调节器（3MBq241Am）进行电荷调节，并引入DEMC。添加5:1的稀释液，以降低后续双极荷电调节器的颗粒负后30秒的CPC记录的平均值，分别计算ESP-2关闭和开启时的浓度Noff和Non。荷电概率f0按公式图D.5显示了一个示例浓度记录。在本示例中，DEMC分类粒为1×106cm-3。ESP-2交替开启和关闭六次，得出了四个Noff,i（i=1～4）和三个Non,ii1234Noff,i[cm-3]f0,i不变，这意味着测试未提供足够高的颗粒负荷以超过受试荷电调节器的电荷调节能力。所有五个f0值f0f——函数分数f0。E.1概述 d）+1荷电粒子与一1荷电粒子的比值，或荷电概率f+1（或f-1)。E.2.1概述 E.2.5中所述的荷电概率f+1（或f-1）。E.2.2测试设备E.2.3测试气溶胶 ）； E.2.4数量浓度比值测试E.2.4.1概述E.2.4.2测试装置E.2.4.3测试程序c）将DEMC设置为分类所需粒径的+1荷电颗粒算术平均值，记为NC,-1。e）使用公式（E.1）计算+1荷电颗粒的数浓度与-1荷电颗粒RC+1/-1的数浓度的比值RC,+1/-1：E.2.5荷电概率f+1（或f-1)E.2.5.1概述E.2.5.2使用参比荷电调节器的测试E.2.5.2.1概述E.2.5.2.2测试装