Способ определения счетной концентрации аэрозолей

 

Изобретение относится к разработке способов определения счетной концентрации частиц в аэродисперсных системах и может быть использовано для контроля за уровнем дисперсных загрязнений в радиоэлектронике, биотехнологии, фармакологии и экологии. Целью изобретения является повышение чувствительности определения концентрации аэрозолей. Способ основан на смешивании анализируемого аэрозольного потока и газа-носителя, содержащего газообразный продукт естественного радиоактивного ряда, например, <SP POS="POST">22</SP>°RN в объеме камеры-отстойника. Нелетучие дочерние продукты радиоактивных превращений - <SP POS="POST">216</SP>PO, <SP POS="POST">216</SP>PB и <SP POS="POST">212</SP>BI, используемые в качестве трейсера, сорбируются на поверхности аэрозолей, которые собирают на поверхности коллектора. Произведение концентрации трейсера время диффузионного осаждения радиоатомов должно быть постоянным. Искомую концентрацию аэрозолей определяют по α-активности собранного на коллекторе осадка с помощью линейного тарировочного графика, связывающего активность осадка с концентрацией аэрозолей и полученного с использованием стандартных аэрозольных систем. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 01 Ы 15 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4631933/24-25 (22) 04.01.89 (46) 15.10.90. Бюл. N - 38 (71) Объединенный институт ядерных исследований (72) .Айхлер Бернд (DD), В.П,Доманов и 1С.В. Жуланов (SU) (53) 543.275.3 (088.8) (56) Беляев С.П. и др. Оптико-электронные методы изучения. аэрозолей.

М.: Энергоиэдат, 1981,. с. 24-26.

Попов Б.И. и др. Измерение объемной концентрации пыли. - Методы, приборы и системы контроля производственной среды. Межвузовский сборник. Л.: Ленинградский институт авиационного приборостроения, 1976, вып. 103, с. 50-54. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЧЕТНОЙ КОН. ЦЕНТРАЦИИ АЭРОЗОЛЕЙ (57) Изобретение относится к разработке способов определения счетной концентрации частиц в аэродисперсных системах и может быть использова-. но для контроля за уровнем дисперсных загрязнений в радиоэлектронике, Изобретение относится к измерениям параметров дисперсных систем, в частности к способам определения счетной концентрации частиц в аэродисперсных системах, и может быть использовано в аэрозольной технологии, например, для контроля за производительностью генераторов аэрозолей, в промышленности, биотехнологии и фармакологии для определения содержания. в воздухе аэрозольных частиц, а также в экологии для контроля за

„.90„„1599716 А 1

2. биотехнологии, фармакологии и экологии. Целью изобретения является повышение чувствительности определения концентрации аэрозолей. Способ основан на смешивании анализируемого аэрозольного потока и газа-носителя, содержащего газообразный продукт естественного радиоактивного ряда, кап о ример, Вп в объеме камеры-отстойника. Нелетучие дочерние продукты

2(6 радиоактивных превращении — Po РЬ и 2 Bi, используемые в качест242. ве трейсера, сорбируются на поверхности аэрозолей, которые собирают на поверхности коллектора. Произведение концентрации трейсера на время диффузионного осаждения радиоатомов должно быть постоянным. Искомую концентрацию аэрозолей опредЕляют по

Ы-активности собранного на коллекто" ре осадка с помощью линейного тарировочного графика, связывающего активность осадка с концентрацией аэрозолей и полученного с использованием стандартных аэрозольных систем. 2 ил. уровнем техногенных дисперсных загрязнений.

Целью изобретения является повышение чувствительности определения концентрации аэрозолей.

На фиг.1 приведена принципиальная схема установки для реализации предлагаемого способа; на фиг.2 — тарировочная зависимость количества аэрозольных частиц С;, отобранных иа коллекторе, от альфа-активности

1599716 атомов дочерних радиоизотопов радое N(g), осевших иа частиоы аэрозоля.

Установка включает (фиг.1) баллощд 1.! и 1.2 со сжатым газом, вентильные устройства 2,1 и 2.2, расходомеры 3.1-3.3; генератор 4 аэрозолей, кристаллы 5 хлористого натрия; верхнюю и нижнюю печи 6 и 7; контур 8

"разбавления" аэрозолей; фильтр 9 волокнистый; тефлоновый капилляр 10, ; печь 11 эманатора; ампулу 12 с эманаToðoì; волокнистый фильтр 13; троййик 14; камеру 15 — "отстойник", коллектор 16 "радиоактивных" аэрозолей.

Способ осуществляют следующим образом. . Через. обогреваемую ампулу 12 с эманатором, содержащую радиоактивный элемент природного .радиоактивного семейства, например Th 226 (T1, 1,9 лет) — член ряда тория или Ас (Т s z = 22 лет) — член

2э6

Ро

РЬ

Т1|» = О, 15 с

После "торможения" в объеме камеры радиоактивные атомы Ро, РЬ и Bi по диффузионному механизму за фиксироВанное время t с определенной эффективностью осаждаются на поверхности аэрозольных частиц. Далее аэрозоль с трейсером выводится на коллектор

16» например, волокнистый фильтр, и осаждается. При этом, при фиксированном времени диффузионного осаждения радиоактивных атомов на частицы t и постоянной концентрации трейсера

С радиоактивность собранного на тр фильтре 9 осадка определяется концентрацией аэрозольных частиц, Обеспечение постоянства величины С определяет. воэможность перехода от радиоактивности осадка на коллекторе к концентрации аэрозоля по тарировочному графику, полученному с использованием стандартных аэродисперсных систем. Параметр С т - t обуславливает величину фоновой радиоактивности на коллекторе и выбирается таким, чтобы был минимальным, так как фон определяет нижнюк| границу регистрируемых концентраций аэрозолей.

II р и м е р. Для переноса ядер г5 111о,, образующихся по ядерной реакции > 7 (141е»о, 5n)» из зоны облучения до регистрируя|щей аппаратуряда актиния пропускают поток частого газа-носителя, например N » Ar или воздуха, и вытесняют из нее газообразный продукт радиоактивного превращения. В первом случае это го Вп(Т | = 55,6 с), а во втором— г" Rn(T,1 = 3,9 с) . 3a счет стабилизации температуры ампулы и объемного расхода-газа-носителя в родоновом газе поддерживается постоянная концентрация родона и, соответственно, радиоактивность А. Смесь радона с газом-носителем пропускают через фильтр 13, смешивают в тройнике 14 с анализируемой аэрозольной струей и результирующий газовый поток направляют в специальную камеру 15. Соотношение между объемом камеры и объемным расходом газа-носителя должно быть достаточным, чтобы в камере произошло накопление дочерних нелетучих радиоактивных про— дуктов (трейсера). В первом случае это члены ряда:

Тра 10,б ч 1,tz= б014 мии ры используется аэроэольная струя,.

Генератор 4 аэрозолей представляет собой двухсекпионную кварцевую колонку (фиг,l)» обогреваемую двумя печами 6 и 7 до 780 и 740 С. В верхнюю часть генератора помещены кристаллы

NaC1 с размерами 1,2-1,8 мм. Через

35 генератор непрерывно пропускают гаэноситель (аргон) с расходом 1 л/мин.

На выходе генератора концентрация частиц с размерами 0,1-0,2 мкм составляет около 5-10 см . Аэрозольную .е струю пропускают далее через пробник" — камеру, в которой тормозятся 11горячие11 продукты ядерн реакций, а после "остывания" адсорбируют— ся на частицах аэрозолей и переносятся в регистрирующее устройство.

В течение всего эксперимента (продолжительностью до 2 сут) эффектив— ность переноса должна быть постоянной, что может быть обеспечено сохра—

50 нением концентрации аэрозолей на одном уровне. Контроль эа концентрацией аэрозолей осуществляется периодически с помощью установки, показанной на фиг.l.

В качестве эманирующего источника

55 используют гв ThO » который помещают ггв в ампулу 12. Во время измерения ампуо лу нагрев:0т печью 11 до 150 С, пропускают через пее очищенный аргон с

1599716

5 расходом 50 см мин и смешивают его с аэрозольным потоком, а смесь газов направляют в камеру 15 объемом 10 л. Для снижения уровня концентрации аэрозолей используют контур

8 "разбавления" с коэффициентом разбавлением К = 5 10 . Радиоактивные ф аэрозоли собирают (на волокнистом фильтре типа АФА-PCN 1,коллектор 16); в течение 15 мин — в холостом режиме (для установления в системе равновесия), а после смены фильтра — в течение 20 мин — в рабочем. По окончании сбора аэрозолей измеряют g -активность препарата (на 2-м фильтре) и по предварительно построенному графику (фиг.2) зависимости С, = Е(ИьД находят величину С,, а искомую.концентрацию С определяют по. формуле. 20

С = K С,, де К вЂ” тангенс угла наклона прямой на фиг.2. В течение 2 сут. производительность генератора сохра«ялась на уровне (3,75+0,35) 10 см

Отклонения от среднего значения <е превышают 10Х. Следовательно, коле.—

1 бания в эффективности переноса ядерных реакций не превышают этого значения.

Для определения концентрации аэрозолей в аэрозольном потоке, очищенном с помощью волокнистого фильтра (диаметр 25 мм) типа ФПФС, газ (расход

1 л/мин) cMBIIIHBBY!T с газовым потоком (расход 50 см мин ), содержащим Bn и подают его в камеру 15; 15 мин ведут "холостую продувку, а затем в течение 20 мин собирают аэрозольную фракцию на волокнистом фильтре типа АФА-PCY. (коллектор 16) и измеряют ее на о -счетчике.

Результаты измерений: фон установки 5,0 имп мин ; образца 7,4 и

6,6 имп мин ; активность на подложке 2,4 и 1,6 имп.мин ; наклон зависи(, мости С; = f(Ì, ) (фиг.2) описывается уравнением прямой C,; = 4,66 10 Х, 1 отсюда С,, = 1,1; С, = 0,75 10 сМ З; С = (0,92+0,18) Ir

Формула изобретения

Способ определения счетной концентрации аэрозолей, включающий пропускание потока аэрозольных частиц через камеру с трейсером, отбор после камеры аэрозольных частиц на коллекторе и последующее измерение возникающего вследствие отбора результирующего импульса с коллектора, о Iл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности определения счетной концентрации аэрозолей, в качестве трейсера используют радиоактивные изотопы нелетучих элементов, образующихся при распаде газообразных короткоживущих радиоизо..опcв радона, который вводят в камеру одновременно с аэрозольным потоком, поддерживают в ней постоянный параметр трейсера аэрозоля, опрецеляемый как произведение концентрации трейсера на время диффузионного осаждения атомов дочерних радиоизотогoB на поверхность частиц„ пропускают из камеры через коллектор фиксированный объем потока аэрозолей и трейсера и по линейной тарировочной зависимости количсства аэрозольж х частиц от альфа-активности атомов дочерних радиоизотогов на коллекторе судят о счетной концентрации аэрозолей.

1599716 гоп

iOO ,У 10 Ф.!0 /Чд,мин фиг, 8

Составитель А. Загнитько

Редактор Т. Парфенова Техред Л.Сердюкова Корректор М, Пожо

1

Заказ 3137 Тираж 501 Подписное

SHHHIIH Государственного комитета по изобретениям Й открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101