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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Kondensationspartikelzähler
und
Scanning Mobility Particle Sizer

CPC und SMPS

Partikel in der Atmosphäre kommen in variablen Konzentrationen und über einen Größenbereich von einigen nm bis zu einigen 10 µm Durchmesser vor. Die Anzahlkonzentration von Aerosolpartikeln wird mit einem Kondensationspartikelzähler (CPC) gemessen. Für die Bestimmung der Größenverteilung der Aerosolpartikel wird ein Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS) verwendet.

Kondensationspartikelzähler und Scanning Mobility Particle Sizer

Um die atmosphärischen Partikel mit einem optischen Verfahren zu erfassen, müssen sie eine bestimmte Größe überschreiten – die Wellenlänge des zur Detektion verwendeten Lichtes. Damit alle Partikel sicher detektiert werden können, werden in einem CPC die Partikel einer hohen Übersättigung eines Arbeitsmediums (Wasser oder Butanol) ausgesetzt. Durch schnelle Kondensation wachsen dann die Partikel über die kritische Größe und können von einem optischen Detektor gezählt werden. Mit den vorhandenen Geräten (TSI Modelle 3022a, 3025a, 3785, 3786) können Partikel mit Durchmessern zwischen 2.5 nm und ≈10 µm bis zu Konzentrationen von 107 Partikeln/cm3 detektiert werden.

Das SMPS ist eine Kombination aus einem Größenselektor (Differential Mobility Analyzer, DMA) und einem CPC. Bei der Größenselektion im DMA wird der Umstand verwendet, dass ein Teil aller Aerosolpartikel immer geladen ist und ihre Bewegungen in einem elektrischen Feld proportional zur Partikelgröße sind. Durch das Durchstimmen einer Hochspannung, die im DMA ein elektrisches Feld erzeugt in dem die Partikel driften, wird die Partikelgröße selektiert. Mit einem CPC wird nun die Partikelkonzentration für jede selektierte Größe gemessen und man erhält die Partikelgrößenverteilung. Die Standardausführung (TSI Modell 3081) erfasst den Größenbereich von 10 bis 1000 nm. Mit der Nano DMA Version (TSI 3085) können Partikel zwischen 2 und 150 nm detektiert werden.


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