Назначение

TSI предлагает электростатические классификаторы серии 3080, предназначенные для формирования монодисперсных потоков аэрозолей субмикронного размера из полидисперсного потока. Они используются в тех случаях, когда требуется воспроизводимый результат, имеющий высокую точность, для генерации потоков аэрозолей, либо для подготовки потока с целью измерения размеров частиц.

В электростатическом классификаторе происходит нейтрализация аэрозоля и его классификация (разделение частиц по размерам) на базе принципа электрической подвижности. Генерируется поток частиц с узким, предсказуемым диапазоном размеров.

TSI предлагает два типа анализаторов дифференциальной подвижности (DMA-колонн). Возможно использование обоих колонн и их взаимозаменяемость на общей платформе, что означает высокую степень универсальности.

Электростатические классификаторы фирмы TSI генерируют частицы в диапазоне от 2 до 1000 нм. Для генерации нужного вам монодисперсного потока просто задайте нужный размер частиц.

Модели электростатических классификаторов

• 3080LЭлектростатический классификатор с колонной Long DMA, нейтрализатором аэрозолей и входным импактором
• 3080NЭлектростатический классификатор с колонной Nano DMA, нейтрализатором аэрозолей и входным импактором
• 3080Платформа классификатора с нейтрализатором аэрозолей без колонны DMA и входного импактора
• 308003Платформа классификатора без колонны DMA, нейтрализатора аэрозолей и входного импактора
• 3081Колонна Long DMA (0.01 - 1 мкм, входит в состав 3080L)
• 3085Колонна Nano DMA (0.002 - 0.15 мкм, входит в состав 3080N)

Область применения

Электростатический классификатор используется, как правило, как составная часть системы генерации монодисперсных аэрозолей или системы анализа размеров субмикронных частиц.

В системе генерации аэрозолей классификатор отделяет взвешенные в воздухе частицы определенного размера из полидисперсной смеси и формирует монодисперсный аэрозоль. Long DMA позволяет разделить частицы в диапазоне диаметров от 2 до 1000 нм. Nano DMA позволяет разделить частицы в диапазоне размеров от 2 до 150 нм.

В системе определения размеров частиц электростатический классификатор разделяет частицы по размерам для дальнейшего измерения распределения по размерам с высоким разрешением. Например, при применении в сканирующем спектрометре подвижности частиц (SMPS), монодисперсный аэрозоль, выходя из классификатора, поступает в конденсационный счетчик частиц CPC, который измеряет концентрацию частиц. Быстрое сканирование частиц по размерам от 3 до 1000 нм (этот диапазон варьируется конфигурацией SMPS) позволяет измерить распределение частиц с высокой точностью.

Электростатические классификаторы серии 3080 имеют современный дизайн и включают в себя два основных компонента: платформу контроллера и анализатор дифференциальной подвижности (DMA). Платформа включает в себя блок питания и вентиляторы, нейтрализатор аэрозолей, ЖКИ-дисплей, органы управления. DMA является основным узлом классификатора. Он выделяет частицы специфического размера из пробы аэрозоля.

3080 предоставляет выбор из двух колонн DMA:

• Long DMA (модель 3081) для широкого диапазона размеров от 10 до 1000 нм
• Nano DMA (модель 3085) для анализа частиц с размером менее 150 нм

Анализаторы дифференциальной подвижности могут быть приобретены отдельно или заказаны вместе с платформой. Электростатический классификатор новой, предлагаемой сейчас разработки, имеет дизайн с открытой платформой, что обеспечивает взаимозаменяемость анализаторов. В итоге система становится универсальной, позволяющей пользователю выбирать необходимую ему конфигурацию и использовать два разных DMA с одной платформой.

Помимо взаимозаменяемости анализаторов дифференциальной подвижности изделия серии 3080 новой разработки имеют следующие преимущества:

• рециркуляция потока для точного соответствия потока обдува и избыточного потока
• контролируемый микропроцессором объемный расход с элементом ламинарного потока
• удобный дизайн передней панели с ручкой управления и встроенным дисплеем
• электронный контроль потока, напряжения, размера частиц, типа газа и функций прибора

Технические характеристики

Платформа контроллера 3080

• Режим работынейтрализация биполярного заряда и анализ дифференциальной подвижности (требуется установка анализатора дифференциальной подвижности)
• Расходы потоков:
  Аэрозоль
  
  Воздух обдува и избыточный воздух
  Воздушный двигатель 
  0 – 3 л/мин, определяется внешним давлением или вакуумом
  1 – 20 л/мин, ручной выбор
  0 - 20 л/мин, байпасный или вспомогательный поток
• Диапазон температуры аэрозоля10 - 40°C (прибор должен иметь температуру в пределах 3°C от температуры аэрозоля)
• Заряд аэрозолябиполярный, ⁸⁵Kr, 2 мСu, период полураспада 10,4 лет (нейтрализатор аэрозолей модели 3077 с источником ⁸⁵Kr может быть заменен на нейтрализатор модели 3087 без радиоактивного источника)
• Диапазон давления потока газа с аэрозолем1 ± 0.2 атм
• Дисплей на передней панелис подсветкой, алфавитно-цифровой, 320⨯240 пикселей ЖКИ
• Калибровкастандарты напряжения и потока NIST
• Габаритные размеры (д ⨯ ш ⨯ в)(45.7 ⨯ 41.4 ⨯ 40.6) см
• Масса17.6 кг
• Порты:
  Полидисперсный аэрозоль
  Вход/выход воздуха обдува
  Вход/выход байпасного воздуха 
  1/4-дюйма внешний диаметр
  3/8-дюйма внешний диаметр
  3/8- дюйма внешний диаметр
• Питание85-260 ВА, 5060 Гц, 20 Вт макс.

Электростатический классификатор 3080L

• Колонна DMALong (длинная, модель 3081)
• Тип частицтвердые и нелетучие жидкости
• Диапазон размеров частиц в режиме генерациинастраиваемый от 10 до 1000 нм
• Максимальная концентрация на входе10⁸ частиц/см³ при 10 нм
• Напряжение10 - 10000 В постоянное
• Расход воздуха:
  Воздух обдува
  аэрозоль
  Байпас 
  2 - 15 л/мин
  0.2 - 2 л/мин
  нет
• Физические характеристики Long DMA:
  высота
  внешний диаметр
  масса 
  61 см
  7.6 см, без учета портов
  5.4 кг
• Порты монодисперсного и полидисперсного аэрозолей1/4-дюйма внешний диаметр
• Порты обдува и избытка воздуха3/8- дюйма внешний диаметр
• Изделие в сборе:
  Габаритные размеры (д ⨯ ш ⨯ в)
  Масса 
  (45.7 ⨯ 41.4 ⨯ 64.3) см
  23,2 кг

Электростатический классификатор 3080N

• Колонна DMANano (короткая, модель 3085)
• Тип частицтвердые и нелетучие жидкости
• Диапазон размеров частиц в режиме генерациинастраиваемый от 2 до 150 нм
• Максимальная концентрация на входе10⁸ частиц/см³ при 10 нм
• Напряжение10 - 10000 В постоянное
• Расход воздуха:
  Воздух обдува
  аэрозоль
  Байпас 
  3 - 20 л/мин
  0.3 - 3 л/мин
  0 – 15 л/мин
• Физические характеристики Nano DMA:
  высота
  внешний диаметр
  масса 
  20,3 см
  7.9 см, без учета портов
  2,2 кг
• Порт входа полидисперсного аэрозоля3/8-дюйма внешний диаметр
• Порт выхода монодисперсного аэрозоля1/4-дюйма внешний диаметр
• Порты обдува и избытка воздуха, байпасный порт3/8- дюйма внешний диаметр
• Изделие в сборе:
  Габаритные размеры (д ⨯ ш ⨯ в)
  Масса 
  (45.7 ⨯ 41.4 ⨯ 40.6) см
  20,1 кг

График равновесного распределения заряда

Блок-схема электростатического классификатора 3080

Принцип работы

Полидисперсный аэрозоль с частицами субмикронного размера проходит через радиоактивное биполярное устройство заряда, в котором достигается равновесие заряда частиц. Практически все частицы в диапазоне размеров диаметра от 20 до 300 нм получают одинарный положительный или отрицательный заряд, либо не имеют заряда. Затем частицы поступают в анализатор дифференциальной подвижности (DMA) и разделяются по их электрической подвижности. Этот параметр обратно пропорционален размеру частиц.

Электрическое поле внутри DMA влияет на траекторию заряженных частиц. Колонна имеет внутренний цилиндр, который подключен к источнику отрицательного напряжения (0 – 10000В). Это заряженный элемент обеспечивает точный отрицательный потенциал. Частицы с отрицательным зарядом отталкиваются от цилиндра и оседают на внешних стенках. Частицы с нейтральным зарядом удаляются с избыточным воздухом. Частицы с положительным зарядом двигаются с ускорением по направлению к цилиндру с отрицательным зарядом. Таким образом, только частицы в пределах узкого диапазона дифференциальной подвижности имеют корректную траекторию для того, чтобы попасть в выходную щель анализатора.

Блок-схема модели 3081 (Long DMA)

Внутри модели 3081:

1. заряженный полидисперсный аэрозоль поступает в анализатор;
2. центральный стержень притягивает положительные частицы;
3. центральный стержень отталкивает отрицательные частиц к стенкам;
4. незаряженные частицы выходя с избыточным воздухом;
5. положительно заряженные частицы в узком выбранном диапазоне подвижности выходят через порт монодисперсного аэрозоля.

Блок-схема модели 3085 (Nano DMA)