顆粒物(PM2.5/PM10)檢測(cè)原理——β射線吸收法
顆粒物的檢測(cè)原理是β射線吸收法,儀器是根據(jù)β射線吸收原理設(shè)計(jì)的,β射線是一種高速電子流,當(dāng)高能量的粒子由14C發(fā)射出來(lái),在碰到塵粒子時(shí),能量減退或被粒子吸收。β射線強(qiáng)度一定時(shí),被吸收量大小只與吸收物質(zhì)的質(zhì)量有關(guān),與吸收物質(zhì)的物化特性無(wú)關(guān)。物質(zhì)放置在發(fā)射源14C和監(jiān)測(cè)β射線的裝置中間,β射線被吸收,能量衰減。這樣導(dǎo)致監(jiān)測(cè)到的β粒子的數(shù)量減少。
通過(guò)吸收物質(zhì)(如紙帶上的塵),β射線粒子的衰減量接近指數(shù)。公式1基本恰當(dāng)?shù)乇憩F(xiàn)了兩者之間的聯(lián)系。
??? ?? ??? 公式(1)
公式(1)中,I是測(cè)定(每一單位時(shí)間的計(jì)數(shù))β射線的衰減強(qiáng)度(帶塵樣的紙帶),I0測(cè)定未經(jīng)衰減的β射線的強(qiáng)度(清潔紙帶),μm稱為質(zhì)量吸收系數(shù)或質(zhì)量衰減系數(shù)(cm2/g),x是吸收物質(zhì)的質(zhì)量密度(g/cm2)。
公式(1)可轉(zhuǎn)變成計(jì)算x--吸收物質(zhì)質(zhì)量密度的公式,見(jiàn)公式2:
?? ? ?? ??? 公式(2)
在實(shí)際操作中,吸收截面是在校準(zhǔn)過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)測(cè)定。一旦I和I0被測(cè)定,計(jì)算物質(zhì)密度x就很簡(jiǎn)單。
在實(shí)際操作中,在特定時(shí)間(△t)內(nèi),環(huán)境空氣以恒定流率采入。這些采入的空氣通過(guò)紙帶的表面區(qū)域A。一旦算出吸收物質(zhì)密度x,即可通過(guò)公式(3)算出環(huán)境中粒子物質(zhì)的濃度值。
????????? 公式(3)
在公式(3)中,Mc是環(huán)境粒子濃度,A是通過(guò)紙帶的塵樣的截面積。Q是收集在紙帶上粒子物質(zhì)的流量,△t是采樣時(shí)間。將這些等式換算成最后的公式,表明大氣粒子濃度和測(cè)定的數(shù)量之間的關(guān)系見(jiàn)公式(4):
????????? 公式(4)
檢測(cè)原理動(dòng)圖
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