[发明专利]研究气相中浓缩气溶胶颗粒的测量系统

权利要求书

1.一种测量系统(7)，其具有测量系统入口(71)和测量系统出口(72)，以用于研究气相中气溶胶(2)的浓缩的较大气溶胶颗粒(3)，测量系统(7)包括用于分离气溶胶(2)中的细颗粒(21)和部分气相的多级气溶胶颗粒浓缩器(1)，以及用于分析较大气溶胶颗粒(3)的测量室(8)，其特征在于

i)测量室(8)包括至少一个测量装置(80)，用于特别是实时地对较大气溶胶颗粒(3)进行定性和/或定量测定，以及

ii)气溶胶颗粒浓缩器(1)包括第一虚拟冲击器级(4-1)和至少最后一个虚拟冲击器级(4-x)，每个虚拟冲击器级具有样品入口(41)、侧出口(42)和样品出口(43)，其中虚拟冲击器级(4)分离具有细颗粒(21)的较大部分的气溶胶(2)，并将较大气溶胶颗粒(3)浓缩在较小的气溶胶(2)中，其中气溶胶颗粒浓缩器(1)

-包括气溶胶吸入泵(6)，其具有气溶胶入口(61)和气溶胶出口(62)，用于在虚拟冲击器级(4)中产生负压，其中第一虚拟冲击器级(4-1)的侧出口(42)连接到气溶胶入口(61)以及

-循环流动通道(64)，其中一部分分离的带有细颗粒(21)的气溶胶在循环流中从气溶胶出口(62)返回到气溶胶吸入泵(6)的气溶胶入口(61)，其中，至少一个另外的虚拟冲击器级(4-2)和/或最后一个虚拟冲击器级(4-x)的侧出口(42)连接到循环流动通道(64)。

2.根据权利要求1所述的测量系统(7)，其特征在于

i)气溶胶吸入泵(6)是径向风扇(60)或带有气泵(66)的静态压力分配装置(65)，其中气溶胶吸入口设置在径向风扇(60)的中心或静态压力分配装置(65)的中心和/或

ii)测量系统(1)包括另一个气溶胶吸入泵(9)，其设置在测量室(8)和测量系统出口(72)之间。

3.根据权利要求1或2所述的测量系统(7)，其特征在于，所述较大气溶胶颗粒(3)具有至少1μm、优选至少5μm、尤其是至少10μm的颗粒直径，所述颗粒直径根据ISO13320:2009通过光衍射测量。

4.根据权利要求1至3中的至少一项所述的测量系统(7)，其特征在于，所述用于分析较大气溶胶颗粒(3)的测量装置(80)构成至少一个测量装置i)用于荧光测量(81)；ii)用于数字全息测量(82)；iii)用于时间分辨散射光测量(83)和/或iv)用于拉曼光谱和/或红外光谱(84)。

5.根据权利要求1至4中的至少一项所述的测量系统(7)，其特征在于，所述气溶胶颗粒浓缩器(1)包括至少两个虚拟冲击器级(4)，每个虚拟冲击器级具有样品入口(41)、侧出口(42)和样品出口(43)，以及至少三个通过所述虚拟冲击器级(4)彼此分离的连接通道(5)。

6.根据权利要求5所述的测量系统(7)，其特征在于，所述气溶胶吸入泵(6)的气溶胶出口(62)连接到a)其余气溶胶通道(63)上，所述其余气溶胶通道(63)去除吸入的含有气溶胶细颗粒(10)的气溶胶的一部分(21-1)，并且还连接到b)循环流动通道(64)，其中，循环流动通道(64)使吸入的含有气溶胶细颗粒(21)的气溶胶的另一部分(21-2)在循环流中返回到气溶胶吸入泵(6)的气溶胶入口(61)。

7.根据权利要求1至6中至少一项所述的测量系统(7)，其特征在于，所述虚拟冲击器级(4)满足以下条件：

(St)^1/2≥0.4 (1)

其中

St＝(d_p²＊C＊u_j＊ρ_p)/(9＊|＊μ) (2)

并且St＝斯托克斯数[-],

d_p＝要浓缩的较大气溶胶颗粒(3)的截止直径[m]，

C＝坎宁安系数[-]

u_j＝平均喷射速度[m/s]

ρ_p＝颗粒密度[kg/m³]

I＝样品入口的喷嘴直径[m]

μ＝动态流体粘度[Pa.s]。