導讀:塵埃粒子計數(shù)器的具體工作原理:來自光源的光線被透鏡組聚焦于測量腔內,當空氣中的每一個粒子快速地通過測量腔時,便把入射光散射一次,形成一個光脈沖信號。這一光信號經過透鏡組2被送到光檢測器,正比地轉換成電脈沖信號,再經過儀器電子線路的放大、甄別,揀出需要的信號,通過計數(shù)系統(tǒng)顯示出來。
需要指出的是,雖然儀器稱為“計數(shù)器”,但是儀器分辨微粒大小的能力更為重要。因為電脈沖的計數(shù)很簡單,而判斷粒子的大小重要。
粒子計數(shù)器由顯微鏡發(fā)展而來,經歷了顯微鏡、沉降管、沉降儀、離心沉降儀、顆粒計數(shù)器、激光空氣粒子計數(shù)器、PCS納米激光空氣粒子計數(shù)器的過程,其中因激光空氣粒子計數(shù)器測試速度快、動態(tài)分布寬、不受人為影響等各方面的優(yōu)勢,而成為很多行業(yè)的主品。
塵埃粒子計數(shù)器是一種在潔凈領域應用廣泛的重要儀器,主要用于評定潔凈室潔凈度等級,還可用來檢測過濾器的過濾效率、潔凈織物的發(fā)塵量。使用的行業(yè)包含電子廠、藥廠、醫(yī)療器械廠以及檢測實驗室等等。塵埃粒子計數(shù)器是利用光的散射原理對空氣中的塵埃粒子數(shù)目和粒徑進行計量,工作原理(圖1):來自光源的光線鏡組聚焦于檢測區(qū)域,塵埃粒子計數(shù)器通過采樣泵使采樣空氣通過該區(qū)域。當一個塵埃粒子(簡稱粒子)通過時,便把入射光散射一次,產生一個光脈沖信號,經過放大、甄別,篩選出需要的信號,再通過計數(shù)系統(tǒng)顯示出來,電脈沖信號的高度反映粒子的大小,信號的數(shù)量反映了粒子的個數(shù)。主要關注的技術指標就是粒子的大小和個數(shù)。
粒子的大小可以溯源到標準粒子,通常采用聚苯乙烯塑料乳膠小球(PLS:PolymerLatexSuspensions),可通過掃描電鏡等進行尺寸溯源。但是粒子的個數(shù),很難有一個可靠的量值溯源方式。塵埃粒子計數(shù)器檢測到的粒子難以捕集,沒有有效的方式清點個數(shù),也無法稱重。即使很好的執(zhí)行采樣的每一個步驟,不同塵埃粒子計數(shù)器的計數(shù)顯示仍然會有很大的不同。主要原因是各家塵埃粒子計數(shù)器在設計與性能方面存在差異,所以塵埃粒子計數(shù)器的校準一直以來是外的熱點和難點。
大量文獻[2-5]提到了計數(shù)效率這念。所謂計數(shù)效率,即為塵埃粒子計數(shù)器顯示的粒子數(shù)與從塵埃粒子計數(shù)器進氣口采樣氣溶膠中得到的標準粒子數(shù)的比值。將zui小可測粒徑<0.2μm的儀器歸為A類,≥0.2μm的歸為B類。A類粒子計數(shù)器是凝聚核計數(shù)器或具有不低于同等性能的類似計數(shù)器,以A類計數(shù)器為標準即可得到B類計數(shù)器的計數(shù)效率,計數(shù)效率的具體指標:塵埃粒子計數(shù)器對于zui小可測粒徑下計數(shù)效率應子計數(shù)器的溯源問題同樣沒有解決,僅僅只是大家的默許認可,并未能成為基準。文獻同時提到了粒徑檔響應電壓,該方法需將多通道脈沖幅度分析儀連接到待檢塵埃粒子計數(shù)器的輸出端(前置放大器的輸出端或主要放大器的輸入端)。用標準粒子發(fā)生裝置產生適合不同粒徑的標準粒子的實驗用氣溶膠,分析不同粒徑檔對應的脈沖信號,做出脈沖頻率曲線,確定不同標準粒子的響應電壓。還提到了利用塵埃粒子計數(shù)器以比較法進行校準。
依據塵埃粒子計數(shù)器的量值溯源需求,1988年制定了JJG547-88《塵埃粒子計數(shù)器》,利用多分散標準粒子檢定塵埃粒子計數(shù)器的粒徑分布性、單分散粒子測量離散度。該規(guī)程回避了直接對粒子濃度的檢定,采用分部法,其所有指標均為間接值。2008年經過多年努力修訂了該規(guī)程,變更為JJF1190-2008《塵埃粒子計數(shù)器》[7]。該規(guī)范的主要技術指標包括外觀要求、絕緣電阻、電氣強度、自凈時間、流量誤差、計時誤差、重復性、粒徑分布誤差、粒子濃度示值誤差,覆蓋了該計量器具的基本性能,同時也考慮到檢定工作的科學性和可操作性等因素。該規(guī)范創(chuàng)新提出,用標準粒子發(fā)生裝置產生標準粒子氣溶膠,以精密塵埃粒子計數(shù)器作為標準器,校準一直以來回避但又其重要的指標:粒子濃度示值誤差。塵埃粒子計數(shù)器校準的關鍵是標準粒子發(fā)生裝置、精密塵埃粒子計數(shù)器以及數(shù)據處理。
20世紀70年代,我國研制了*臺塵埃粒子計數(shù)器,開始了對塵埃粒子計數(shù)器以及校準方法的。1985年制定了GB6167.1~GB6167.2-85《塵埃粒子計數(shù)器性能實驗方法》,2009年進行修訂[6]。該標準主要參考的相關文獻,提出了計數(shù)效率、粒徑響應電壓以及比較法。對生產企業(yè)的產品出廠調試、產品質量的提高有著積的意義,但不適合計量檢定部門開展量值溯源(先計量檢定部門的量值溯源工作是不允許拆卸被校準設備的)。
塵埃粒子計數(shù)器的校準沒有建立國家基標準(也未見),因此對塵埃粒子計數(shù)器的校準情況特殊,存在很大難度。國家計量校準規(guī)范JJF1190-2008《塵埃粒子計數(shù)器》的實行,對保證量值一致性,抑制目前市場放任的局面是有好處的。