塵埃粒子計數(shù)器基于光散射技術實現(xiàn)空氣中微粒的精準檢測,其核心原理是通過微粒對光的散射效應,結合光電轉換與信號處理,完成對粒子數(shù)量及粒徑的量化分析。以下是其工作原理的詳細解析:
1.光散射現(xiàn)象:微粒與光的相互作用
當光線照射到空氣中的微粒(如塵埃、煙霧等)時,部分光會偏離原傳播方向,向四周散射,形成散射光。散射光的強度與微粒的表面積(即粒徑的平方)成正比:粒徑越大,散射光越強。例如,0.5μm粒子的散射光強度是0.3μm粒子的2.78倍(表面積比為(0.5/0.3)²≈2.78)。這一規(guī)律是光散射式粒子計數(shù)器的理論基礎。
2.核心組件:光路與信號轉換系統(tǒng)
光源:通常采用激光(波長635nm)或普通碘鎢燈。激光光源因單色性好、方向性強,可檢測0.1μm以上微粒;普通光源適用于0.3μm以上微粒。
測量腔:空氣以恒定流量(如28.3L/min)通過,微粒在此被光源照射并散射光。
光檢測器:光電倍增管或光電二極管將散射光轉換為電脈沖信號。例如,0.3μm粒子可能產(chǎn)生69mV的電脈沖,0.5μm粒子則產(chǎn)生531mV。
信號處理單元:對電脈沖進行放大、甄別,統(tǒng)計脈沖數(shù)量(對應粒子個數(shù))和幅度(對應粒子大?。?。
3.工作流程:從光脈沖到數(shù)據(jù)輸出
采樣:真空泵抽取空氣,通過等動能取樣頭確保粒子分布均勻。
光散射:微粒在測量腔內散射激光,形成光脈沖信號。
光電轉換:光檢測器將光脈沖轉換為電脈沖。
信號處理:電子線路放大、甄別電脈沖,區(qū)分不同粒徑的粒子(如0.3μm、0.5μm、1.0μm等)。
數(shù)據(jù)顯示:計數(shù)系統(tǒng)統(tǒng)計各粒徑通道的脈沖數(shù)量,計算單位體積空氣中的粒子濃度,并顯示結果。
4.技術優(yōu)勢與應用場景
高靈敏度:可檢測0.1μm級微粒,滿足潔凈室(如ISOClass5級)的監(jiān)測需求。
實時性:采樣與數(shù)據(jù)分析同步完成,適用于動態(tài)環(huán)境監(jiān)測。
多場景應用:
醫(yī)藥行業(yè):監(jiān)測GMP車間,防止微生物載體(≥0.5μm粒子)污染藥品。
電子制造:檢測半導體車間納米級粉塵,保障元件良率。
環(huán)境監(jiān)測:評估室內空氣質量(如PM2.5、PM10濃度)。
5.關鍵參數(shù)與性能指標
粒徑分辨率:通常分6檔(0.3μm、0.5μm、1.0μm、3.0μm、5.0μm、10.0μm),分辨率越高,對微小粒子的區(qū)分能力越強。
流量穩(wěn)定性:采樣流量偏差需≤±5%,否則會影響濃度計算的準確性。
計數(shù)效率:理想情況下應接近100%,但實際受光學系統(tǒng)、電氣噪聲等因素影響,通常需定期校準。
6.校準與維護要點
光學校準:使用標準粒子(如聚苯乙烯乳膠球)驗證波長和光強均勻性。
流量校準:通過流量計檢查采樣流量,確保恒定。
環(huán)境控制:避免高濃度或腐蝕性氣體,防止污染光路和氣路器件。
定期自凈:儀器啟動前需自凈20分鐘,清除殘留粒子,減少背景噪聲。