ИЗМЕРИТЕЛЬ ЗАПЫЛЕННОСТИ ВОЗДУХА
METRE OF AIR DUSTINESS

Изобретение относится к области средств измерения концентрации частиц пыли в воздухе и может быть использовано для контроля запыленности воздуха жилых и производственных помещений, а также для экологического мониторинга состояния атмосферы.
Для измерения концентрации аэрозольных частиц предлагается использовать явление «Капельный кластер» [1], наблюдаемое при локальном нагреве и испарении жидкостей (например, воды). Пары жидкости, попадая в относительно холодную газовую среду, конденсируется в микрокапли, зарождающиеся на центрах конденсации, основными из которых являются суспензированные в воздухе твердые микрочастицы - пылинки. При температуре жидкости, превышающей пороговое значение, выпавшие на жидкую поверхность микрокапли конденсата проявляют высокую устойчивость к коалесценции и формируют диссипативную суперструктуру - «Капельный кластер».
Принцип работы устройства основан на измерении скорости роста площади капельного кластера, которая, при прочих равных условиях, прямо пропорциональна концентрации пыли в воздухе.
Схема устройства показана на фиг.1. Здесь: 1 - источник света (например, полупроводниковый лазер), 2 - коллимированный световой пучок, 3 - основание для установки сменной кюветы 4 из светопрозрачного материала (например, стандартная чашка Петри для биологических исследований, фиг.2). Изнутри кюветы сформирован участок поверхности дна 5 с высоким коэффициентом поглощения света на длине волны светового пучка, 6 - слой жидкости, 7 - капельный кластер, 8 - фотоприемник; 9 - трубка для подачи воздуха, контролируемого на содержание пыли.
Оптическая плотность окрашенного участка дна кюветы подбирается таким образом, чтобы в нем поглощалось порядка 90…95% световой энергии пучка, благодаря чему в жидкости индуцируется локализованный тепловой источник, необходимый для генерации капельного кластера. Остальные 5…10% светового потока используются для детектирования капельного кластера [1].
Началом реализованного в устройстве измерительного цикла является момент включения источника света, тепловое действие которого создает условия, необходимые для образования капельного кластера. Увеличиваясь в размере, капельный кластер уменьшает световой поток, регистрируемый фотоприемником, фиг.1. Концентрация пыли в воздухе определяется по скорости изменения интенсивности излучения. В момент снижения светового потока до некоторого порогового уровня источник света выключается на время, необходимое для восстановления системы в исходное состояние, после чего измерительный цикл может быть продолжен.
Предлагаемое устройство позволяет применять сменные (при необходимости одноразовые) кюветы, замена которых не сказывается на настройках оптических и электронных систем прибора. Кроме того, легко извлекаемые из устройства прозрачные кюветы обеспечивают оптимальные условия для детального изучения фракционного состава пыли любыми доступными методами микроскопии. В качестве примера на фиг.2 приводится полученное с помощью микроскопа МБС-10 изображение участка дна кюветы с адсорбированными в процессе измерения пылевыми частицами: верхний снимок в проходящем, нижний - в отраженном свете.
ЛИТЕРАТУРА
1. Капельный кластер. А.А.Федорец. Письма в "ЖЭТФ", т.79, №8, с.457-459, 2004.