[发明专利]一种亚微米级单分散气溶胶发生装置及系统

说明书

本发明公开了一种亚微米级单分散气溶胶发生装置及系统，包括进液结构、气溶胶发生结构、鞘气保护结构、气溶胶干燥结构、图像采集结构和气溶胶静电中和结构，所述进液结构包括毛细管进液针，样品溶液从所述毛细管进液针进液端进入；气溶胶发生结构用于在毛细管进液针出液端形成泰勒锥，鞘气保护结构用于在毛细管进液针周围形成气柱将气溶胶携带到气溶胶干燥结构，气溶胶干燥结构用于将气溶胶中的水分干燥，气溶胶静电中和结构用于中和气溶胶中的带电电荷，本发明的亚微米级单分散气溶胶发生装置及系统能够生成稳定均匀的亚微米级单分散气溶胶，且浓度可控。

技术领域

本发明涉及气溶胶发生设备技术领域，特别涉及一种亚微米级单分散气溶胶发生装置及系统。

背景技术

现代工业诸如电子、医药、精密仪器、航天等行业的飞速发展，使得对空气环境中的悬浮微粒的尺寸和数量的控制日趋严格，对高效空气过滤器的性能要求也越来越高，这就需要有先进的测试方法和测试手段来保证其质量，以满足高标准要求。粒子计数法由于其检测灵敏度高，对气溶胶选择余地大等诸多优点，已成为当今国际上高效过滤器主流试验方法，被欧美诸多国家所采用。钠焰法和油雾法是我国现行国标规定的高效空气过滤器测试方法，该方法已有十多年没有修订，已不能完全满足实际发展的需要。为促进我国过滤器行业的发展、提升过滤器产品质量并与国际接轨，对《高效空气过滤器性能试验方法》国家标准的修编工作已于2005年启动。国标修编过程中需要对粒子计数法进行研究，而对一种过滤器性能试验方法研究，首先需要解决的问题之一就是测试气溶胶的稳定发生，也就是需要研制出能够发生满足测试要求气溶胶粒子的气溶胶发生器。

现有技术中，根据发生粒子使用的外力不同，可分为分散法和凝聚法。分散法是通过挤压、研磨等物理作用施加外力方式将固体物质粉碎形成分散粒子，或者让压缩空气通过喷雾器喷嘴，利用喷嘴的剪切力将固体物质粉碎形成分散粒子。凝聚法是通过物理化学反应而形成固体或液体气态气溶胶粒子，如通过将盐水气化，再将饱含水蒸气的气溶胶干燥，形成需要的气溶胶粒子。根据发生的气溶胶粒子分散度不同，分为单分散气溶胶和多分散气溶胶发生。其现有的技术主要包括以下几种：1、喷雾法：产生液体气溶胶最简单的方法是使用压缩空气喷雾，常见的喷雾器类型有压缩空气喷雾、旋转式喷雾以及转盘式喷雾。无论是哪种方法，其发生原理和构造均相对简单，比较容易实现。但其缺点也很明显，即该类型的喷雾器所发生的的气溶胶一般为多分散气溶胶，气溶胶的粒径和分散度不可调节。无法适用对气溶胶粒径和分散度要求较高的使用场景。 2、振动孔法：振动孔法可以发生单分散气溶胶，并且其浓度、粒径、分散度都是已知并稳定的并且精度较高。但其缺点为所发生的单分散气溶胶浓度太低，约为1000粒/立方厘米，并且所发生的的粒径一般为0.5-50微米，无法发生粒径更小的粒子，无法适用一些要求气溶胶浓度高的使用场景。3、冷凝法：冷凝法可以发生高浓度的亚微米级气溶胶粒子，广泛用于滤料、过滤器的效率测试或者气溶胶研究之用，但其缺点为对环境要求较高，无法稳定发生亚微米气溶胶。

发明内容

本发明提供了一种亚微米级单分散气溶胶发生装置及系统，已解决现有技术中气溶胶发生装置的上述缺点。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种亚微米级单分散气溶胶发生装置，包括进液结构、气溶胶发生结构、鞘气保护结构、气溶胶干燥结构、图像采集结构和气溶胶静电中和结构，

所述进液结构包括毛细管进液针，样品溶液从所述毛细管进液针进液端进入；

所述气溶胶发生结构包括气溶胶发生室和高压电源模块，所述毛细管进液针出液端延伸至所述气溶胶发生室内，所述高压电源模块用于在所述气溶胶发生室内产生电场，所述毛细管进液针出液端内的样品溶液在所述电场的作用下被抽出形成泰勒锥并持续分散成粒度均匀的亚微米气溶胶；

所述鞘气保护结构包括鞘气入口和鞘气通道结构，所述鞘气入口与所述鞘气通道结构入口连接，所述鞘气通道结构出口与所述气溶胶发生室相通，所述鞘气通道结构设置在所述毛细管进液针的方向上，所述鞘气从所述鞘气入口进入鞘气通道结构并形成气柱将所述毛细管进液针均匀包裹；