Пробоотборная подложка для аэрозолей

 

ПРОБООТБОРНАЯ ПОДЛОЖКА ДЛЯ АЭРОЗОЛЕЙ, выполненная в виде диска с эксцентрично расположенным относительно его оси вращения цилиндрическим плунжером, покрытых гидрофобным веществом, причем плунжер снабжен покровной армирующей сеткой, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности анализа , плунжер выполнен полым, покровная армирующая сетка выполнена с центральным отверстием, а половина площади армирующей сетки и отверстия дополнительно покрыты слоем вязкой смазки. (Л 5 I х : VI

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) 01) 3 @ G 01 И 15/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ъйь ьЬ 4 L a,В."у

° °

° «В

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3509813/18-25 (22) 02.11.82 (46) 15.07.84. Бюл. Р 26 (72) Г.В.Степанов, Н.A.Áåðåçèíñêèé и С.Л.Саркисов (71) Высокогорный геофизический институт Госкомгидромета СССР . (53) 539.215.2(088.8) (56) 1. The Third luternational

Workshop on lee Nuclens Measurements..

Тaramie, Wyominp, USA, 1975, р. 221.

2. Саркисов С.Л. и др. Трехкаскадный прибор для исследования микроструктуры и льдообразующих свойств естественных и искусственных аэрозолей. Вып. 34. Труды ВГИ, с. 21-26 (прототип). (54) (57) ПРОБООТБОРНАЯ ПОДЛОЖКА ДЛЯ

АЭРОЗОЛЕЙ, выполненная в виде диска с эксцентрично расположенным относительно его оси вращения цилиндрическим плунжером, покрытых гидрофобным веществом, причем плунжер снабжен покровной армирующей сеткой, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности анализа, плунжер выполнен полым, покров" ная армирующая сетка выполнена с центральным отверстием, а половина площади армирующей сетки и отверстия дополнительно покрыты слоем вязкой смазки.

1103117

Изобретение относится к научным исследованиям по физике облаков и загрязнению атмосферы, а точнее к ме" тодам отбора проб (естественного и искусственного) аэрозолей с целью изучения начальной стадии льдообразования в облаках и туманах, и может быть использовано для изучения облако" и осадкообразования и процессов самоочищения атмосферы от загрязняю- 10 щих веществ.

Под льдообразующей активностью понимают отношение концентрации льдообразующих ядер к общей концентрации аэрозольных частиц в атмосфере.

Поэтому для ее точного определения необходимо знание обоих параметров.

Известна пробоотборная подложка, анализ частиц на которой производят путем их активации в термодиффузион- 20 ной камере (1).

В качестве подложек используют мембранный миллипоровый фильтр. На фильтр осаждается большое количество аэрозольных частиц с широким спектром25 размеров (на 5 порядков величины).

В них на одно льдообразующее ядро приходится 10 ядер конденсации.

Поэтому для уверенного определения концентрации льдообразующих ядер не- щ обходимо увеличить объем исследуемой пробы, но при этом возрастает и число ядер конденсации, которые поглощают водяной пар в камере, и его станосится уже недостаточно для актива. ции всех льдообразующих ядер, имеющих более низкую конденсационную активность. В то же время для уверенного определения счетной концентрации аэрозольных частиц необходимо иметь высо 40 кую плотность аэрозольного осадка, чтобы сумма площадей вертикальных про. екций частиц была равна 10 площади подложки.

К недостаткам фильтров также отноI сится низкая теплопроводность, что важно для их обработки в камере, кроме того, мелкие частицы проникают внутрь пор и выпадают из анализа. 50

Наиболее близка к изобретению пробоотборная подложка для аэрозолей,, выполненная в виде диска с эксцентрично расположенным относительно его оси вращения цилиндрическим плунжером у покрытых гидрофобным веществом, причем плунжер снабжен покровной армирующей сеткой (2) .

Недостатками известной пдложки являются ограниченные фугкциональные возможности и невысокая точность анализа, которые обусловлены одинаковой концентрацией частиц на всех участках подложки, что не позволяет использовать осажденную пробу для исследования дисперсности частиц и их льдообразующей активности с высокой точностью, так как для решения первой задачи концентрация частиц должна быть на порядок выше, чем при решении второй задачи.

Кроме того, известное решение не позволяет учитывать искажение спектра аэрозольных частиц при их осаждении на подложку, а также проводить исследование распределения частиц по размерам под оптическим и электронным микроскопами по одной пробе.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности анализа.

Поставленная цель достигается тем, что в пробоотборной подложке для аэрозолей, выполненной в виде диска с эксцентрично расположенным относительно его оси вращения цилиндрическим плунжером, покрытых гидрофобным веществом, причем плунжер снабжен покровкой армирующей сеткой, плунжер выполнен полым, покровная армирующая сетка выполнена с центральным отверстием, а половина площади армирующек сетки и отверстия дополнительно покрыты слоем вязкой смазки.

На фиг. 1 схематически изображена конструкция подложки, разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Подложка включает металлический диск 1 с отверстием для оси 2. В теле диска на середине его радиуса выполнено отверстие 3, в которое вставляется оправка-,плунжер 4 в виде полого цилиндра. На торце плунжера

4 установлена электролитическая, сетка S с отверстием 6 в ее центре. Плунжер 4 устанавливается так, чтобы сетка 5 располагалась заподлицо с поверхностью диска 1. Поверхности диска и сетки покрываются гидрофобным веществом (раствором пластика)

7. Поверх ее вязкой смазкой 8 покрывается половина сетки и центрального отверстия в ней для равноправного сопоставления аэрозольных проб, осажденных на различные участки под»03»7 ложки (смазки) с разными механичес.кими и адгезионными свойствами.

Сравнение условий осаждения аэрозольных частиц на различные участки подложки с разными смазками необходимо проводить по наибольшему числу проб с обоих сравниваемых участков.

Оно максимально при разделении поверхности плунжера на две равные части.

Осаждение аэрозольной пробы на подложку и ее обработка производятся следующим образом.

Диск 1 устанавливают так, чтобы сопло импактора располагалось непосредственно над плунжером 4. Вначале с экспозицией 10-30 с (она зависит от степени загрязненности атмосфе ры) производят локальное осаждение аэрозоля на гидрофобное вещество 7 и вязкую смазку 8 на оправке-плунжере при неподвижном диске 1 с целью получения плотного осадка для определения дисперсности частиц, а затем производят осаждение пробы на всю поверхность диска при его вращении с экспозицией 2-6 мин (например, один оборот диска осуществляется за время экспозиции 3 мин) для определения концентрации льдообразующих ядер, при этом число частиц, осажденных на единицу поверхности диска на порядок меньше, чем на такой же площади плунжера.

После завершения пробоотбора плунжер 4 вынимают и исследуют спектр и концентрацию частиц на нем, а диск

1 без плунжера устанавливают в термо диффузионную камеру и изучают эффективность льдообразования. В области отверстия 6 частицы изучают под оптическим микроскопом, а из периферийной области сетки 5 высекаются образцы для исследования в электронном микроскопе. При заборе аэрозольной пробы в импакторе частицы могут сдуваться с гидрофобного вещества 7, но в вязкую смазку 8 они внедряются полностью и задерживаются в ней. Вязкая смазка

8 делается толстой и мягкой, и частицы при ударе о нее не развиваются, сохраняя свой спектр таким, каким он бып в атмосфере. Поэтому определение дисперсности частиц проводят отдель-. но на гидрофобном веществе 7 и вязкой смазке .8, отношение полученных результатов дает коэффициент искажения спектра. его необходимо установить для выяснения истинной концентрации льдообразующих адер в атмосфере.

Таким образом, использование комбинированнои смазки на диске дает возможность изучать как льдообразующие свойства, так и дисперсность частиц, а также установить истинную концентрацию льдообразующих ядер в атмосфере.

1О

Наличие отверстия 6 в сетке 5 позволяет исследовать одну и ту же пробу как под оптическим, так и электронным микроскопами. Под действием электронного пучка в электронном микроскопе гидрофобном вещество 7 легко разрывается, поэтому сетка 5 является здесь армирующей. Поскольку в оптическом микроскопе обзорное поле большое и в него попадает сразу несколько ячеек сетки, а ячейки имеют квадратную форму со стороной

20 мкм и промежутки между ячейками (толщина плетения) составляют 10 мкм, то часть частиц располагается на

25 светлом поле, а другая часть — на темном, что затрудняет их наблюдение и обсчет (тем более, что разрешающая способность микроскопа в отраженном свете ниже, чем в проходящем). Поэтому исследование частиц под оптическим микроскопом желательно проводить на большой площади в проходящем свете, что и обеспечивается осаждением частиц на гиброфобном веществе 7 и

35 вязкой смазке 8. над отверстием 6 в сетке S.

Использование предлагаемой подложки с полым плунжером 4 в диске 1 поз воляет проводить анализ льдообразую40 щих свойств и дисперсности частиц параллельно, но при этом плунжер может быть установлен на препаратоводитель оптического микроскопа без отделения от него пленки с частицами .

Осаждение частиц на плунжер, а затем на вращающийся диск, позволяет осаждать на плунжере частицы с гораз. до большей концентрацией, чем на диске. При этом выполняются оба условия определения льдообразующей активности: концентрация частиц определяется с большой точностью по большому количеству частиц на плунжере, а малое

55 количество ядер конценсации на поверхности диска не позволяет проявиться "объемному эффекту".

Предлагаемая конструкция подложки дает возможность изучать одну и ту

1103117

Составитель K.Êàðìàíosà

Редактор Н.Б!выдкая Техред А.Ач Корректор А.Дзятко

Заказ 4969/31 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 же пробу под оптическим и элек- тронным микроскопоми, повысив при этом в 2 — 3 раз точность анализа и не ухудшив методы исследования

Пьдообразующих свойств час- 5 гип.

Использование предлагаемого решения позволяет, кроме того, обходиться при исследованиях одним прибором вместо двух-трех, как в известных, и в 2-5 раз сократить время полета летательного аппарата при заборе аэрозоля.