[发明专利]一种在线分级纳米级粒子粒径的装置

权利要求书

1.一种在线分级纳米级粒子粒径的装置，其特征在于包括：样气气流通道、鞘气气流通道、进气装置、电迁移装置、采集装置、过滤装置、可控高压电源和计算机；所述进气装置包括样气进气装置和鞘气进气装置，进气装置和鞘气装置用螺栓联接；所述样气气流通道包括第一气泵、第一流量计、采样器和放射源；所述鞘气气流通道包括第二气泵和第二流量计；采样气体作为样气气流进入样气气流通道的第一气泵、第一流量计进入采样器，在采样器中进行粒径切割粗分级，得到小于切割粒径的样气气流，粗分级后的样气气流进入放射源，通过放射源衰变放出射线使空气电离并最终完成样气气流的重新荷电，然后进入样气进气装置得到平滑和均匀分布的样气气流；同时鞘气气流经过第二气泵和第二流量计进入鞘气进气装置，得到平滑和均匀分布的鞘气气流；样气气流随着匀速稳定的鞘气气流向下混合流动，以最大限度的减少样气气流扩散运动的影响；计算机控制可控高压电源给内部导电元件加负电压，使电迁移装置内电极带负电压，电迁移装置外电极接地形成电场，样气气流中的带电粒子在电场中发生偏转，只有一定粒径的粒子在给定电场中偏转后正好被采集装置采集，采集到的粒子可以进入凝结核计数器(CPC)或法拉第杯静电计(FCE)测量粒子数浓度；计算机控制可控高压电源改变电压值，则不同粒径的粒子就会相继被采集，实现控制电压自动连续改变，自动化实现在线实时分级，从而后续实现在线分析纳米级粒子的粒度分布；样气和鞘气混合后剩余气流流入过滤装置，过滤后进入第二气泵，再进入鞘气进气装置，实现鞘气气路的循环。

2.根据权利要求1所述的在线分级纳米级粒子粒径的装置，其特征在于：所述采样器为冲击式采样器。

3.根据权利要求1所述的在线分级纳米级粒子粒径的装置，其特征在于：所述放射源为放射元素镅241(²⁴¹Am)；所述放射源采用金属外壳密闭封装，金属壳体内部设环形通道，传输需采集气体进入环形通道，使采集气体中粒子荷电，从出口通入所述样气进气装置。

4.根据权利要求1所述的在线分级纳米级粒子粒径的装置，其特征在于：所述样气进气装置包括一个带孔圆环，所述带孔圆环卡在样气环形通道处，所述带孔圆环上设有一圈均匀分布的36或24个直径小于1mm的通孔，以确保获得较均匀稳定的样气气流。

5.根据权利要求4所述的在线分级纳米级粒子粒径的装置，其特征在于：所述带孔圆环的材质为铝。

6.根据权利要求1所述的在线分级纳米级粒子粒径的装置，其特征在于：所述鞘气进气装置包括内置一个压盖和过滤网，使鞘气通过压盖与气流通道的狭缝流出，再通过过滤网，确保得到均匀稳定的流速方向沿轴向方向的鞘气气流。

7.根据权利要求1所述的在线分级纳米级粒子粒径的装置，其特征在于：为确保气流状态稳定，所述样气进气装置和鞘气进气装置的气流通道部件连接处均做圆滑过渡及抛光处理，表面粗糙度Ra值保证在2.0um以下。

8.根据权利要求1所述的在线分级纳米级粒子粒径的装置，其特征在于：所述电迁移装置包括内电极，即内筒和外电极，即外筒，根据理论公式和所需分级的粒径范围确定内外电极的长度和半径。

9.根据权利要求8所述的在线分级纳米级粒子粒径的装置，其特征在于：所述电迁移装置的内电极外壁和外电极内壁加工精度要求严格，粗糙度Ra值保证在0.8um以下，即加工表面质量达到镜面程度。

10.根据权利要求1所述的在线分级纳米级粒子粒径的装置，其特征在于：所述过滤装置设计成过滤纸卷成螺旋状，使鞘气和样气混合气体气流从螺旋中心开始经过若干层过滤后被收集循环使用，提高了过滤效率。

11.根据权利要求1所述的在线分级纳米级粒子粒径的装置，其特征在于：所述装置需要密封的地方全部采用O型圈密封。