[发明专利]一种研究蒸气在细颗粒表面核化特性的实验方法

说明书

本发明公开了一种研究蒸气在细颗粒表面核化特性的实验方法，属于细颗粒非均相核化技术领域。所述方法为，在氮气保护环境中：S10、将镁颗粒1分散附着于超疏水涂层基片20的表面，制得试验基片30；S20、将所述试验基片30的温度降至0℃以下，然后将其与蒸气接触一段时间；S30、再用电子探针检测所述试验基片30表面的氧元素分布，并根据检测结果确定镁颗粒表面核化液滴的位置和核化液滴的尺寸。本发明通过在氮气保护环境中让蒸气在镁颗粒表面凝结核化，然后借助电子探针检测镁颗粒表面的氧元素分布情况，从而精确测量蒸气在镁颗粒表面的形核位置和核化液滴的尺寸，使得对蒸气在细颗粒表面核化过程的研究更加直观、准确。

技术领域

本发明属于细颗粒非均相核化技术领域，具体是一种研究蒸气在细颗粒表面核化特性的实验方法。

背景技术

过饱和水汽的凝结是一种大气条件下普遍存在的物理现象，水汽相变凝结通常根据其成核方式分为：均相凝结和非均相凝结。均相凝结指的是水汽自身形核并长大；非均相凝结指的是水汽在其它表面形核。蒸气在细颗粒物上的非均相凝结主要分为核化和长大两步，核化指蒸气在细颗粒表面凝结至其在细颗粒表面形成临界晶胚，长大是蒸气在临界晶胚表面进一步冷凝、生长形成以颗粒为核心的液滴，其中细颗粒的核化是其长大的前提和关键步骤。非均相凝结所需要克服的能量壁垒大幅小于均相凝结所需要克服的能量壁垒，因此非均相凝结是在大自然中更常见的一种形核方式，在大气物理学科、气体净化技术领域以及晶体的形成等方面起着重要的作用，尤其是水汽相变促进细颗粒长大技术在细颗粒测量、大气气溶胶吸湿增长和细颗粒物长大并脱除方面的应用非常广泛。

但是，目前对细颗粒核化过程的认识几乎完全依靠理论推测，对细颗粒表面成核的实际过程没有直接的实验数据进行支持。现有的对细颗粒物在过饱和水汽环境下核化过程的实验研究中采用的实验系统，不论是云室还是生长管，最终主要是通过激光粒度测量仪来测量颗粒粒径的变化，并据此来分析颗粒的核化过程。由于激光粒度测量仪是采用夫朗和费(Fraunhofer)衍射和米(Mie)氏散射理论，通过颗粒的衍射或散射光的空间分布(散射谱)来分析颗粒大小，而细颗粒和液滴的折射比不同，测量时需要取两者的平均值，导致测量结果不够精确，因此这种方式无法精确测量细颗粒表面核化液滴的位置和尺寸，并且不利于直观、准确地研究细颗粒表面的核化过程。

经检索，中国专利，申请公布号：CN 103234878 A，申请公布日：2013.08.07，公开了一种水汽相变凝结长大后的PM2.5颗粒分布的测量装置，包括生长管、导出管、分流装置、测量外管、测量内管、真空泵和测量仪器；所述生长管下部设有烟气进口和水出口、上部设有烟气出口和水进口；所述导出管的进气口设于生长管内、出气口与分流装置连接；所述分流装置包括自外而内依次设置的外出气管和内出气管，所述外出气管与测量外管连接，所述内出气管与测量内管连接，所述外出气管内设有过滤网；所述真空泵分别与测量外管和测量内管连接；所述测量仪器的检测窗口设于测量外管和测量内管上。该装置采用激光滴谱仪测定长大后PM2.5的颗粒大小及其数量分布，无法精确测量PM2.5颗粒表面核化液滴的位置和尺寸。

发明内容

发明要解决的技术问题

针对现有试验方法无法直观、准确地研究蒸气在细颗粒表面核化过程的问题，本发明提供了一种研究蒸气在细颗粒表面核化特性的实验方法，通过在氮气保护环境中让蒸气在镁颗粒表面凝结核化，然后借助电子探针检测镁颗粒表面的氧元素分布情况，从而精确测量蒸气在镁颗粒表面的形核位置和核化液滴的尺寸，使得对蒸气在细颗粒表面核化过程的研究更加直观、准确。

技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种研究蒸气在细颗粒表面核化特性的实验方法，在氮气保护环境中：

S10、将镁颗粒分散附着于超疏水涂层基片的表面，制得试验基片；

S20、将所述试验基片的温度降至0℃以下，然后将其与蒸气接触一段时间；