凝結核粒子計數器校準方法

陸靜儀 林芳 張愛亮 / 上海市計量測試技術研究院

0 引言

空氣中顆粒數量濃度（以下簡稱顆粒濃度）的測量在制藥、電子制造、精密加工等領域都有著重要意義[1]。空氣中顆粒數量濃度的測量方法有顯微鏡法與光散射法，其中顯微鏡法步驟繁瑣且不適用于小顆粒濃度測量，而使用光散射法可直接在儀器上讀取數據，應用較為普遍[2]。常用儀器有凝結核粒子計數器（CPC）、掃描電遷移率粒徑譜儀（SMPS）、塵埃粒子計數器（OPC）等[3]。凝結核粒子計數器（CPC）是利用過飽和蒸汽的冷凝增大顆粒粒徑，再檢測顆粒散射光信號，從而確定顆粒濃度的儀器，它實現了對納米級粒徑顆粒的數量濃度測量，可與差分電遷移分離器（DEMC）組合用于特定粒徑顆粒的計數。CPC被廣泛應用于機動車尾氣監測、環境空氣粒徑譜測量等[4]，也是國際上廣泛認可的“塵埃粒子計數器（OPC）-凝結核粒子計數器（CPC）-氣溶膠靜電計（FCAE）[5]”逐級溯源鏈中的一環。圖1為凝結核粒子計數器的結構。

圖1 凝結核粒子計數器結構[6]

1 凝結核粒子計數器的溯源方法

目前，國內對凝結核粒子計數器的量值溯源依據為JJF 1562-2016《凝結核粒子計數器校準規范》，而國外所依據的標準為ISO 27891：2015《氣溶膠顆粒數量濃度凝結核粒子計數器的校準》（ISO 27891：2015Aerosol particle number concentration - Calibration of condensation particle counters）。

JJF 1562-2016對CPC計數效率的校準是以FCAE作為計量標準，其校準范圍為1～105個/cm3。其主要技術路線為通過氣溶膠發生器產生的氣溶膠流經DEMC，因不同粒徑的顆粒電遷移率不同，導致帶電顆粒通過電場的偏移量不同，從而實現對不同粒徑的選擇分離[7]，圖2為DEMC結構。……