走査型移動度粒子サイズ測定装置

走査型移動度粒子サイズ測定装置（SMPS ）は、直径2.5nmから1000nmのエアロゾル粒子のサイズと数濃度を測定する分析機器です。 ^[1]連続高速走査技術を採用し、高解像度の測定を提供します。

調査対象となる粒子は、生物学的または化学的性質のものである可能性があります。この機器は、屋内の空気質測定、車両排気ガス、^[2]バイオエアロゾルの研究、大気研究、毒物学試験に使用できます。

分析対象となる空気は、イオン化源（または中和器）に送られ、既知の電荷分布が確立されます。次に、DMA 内の電界にさらされると、電界を生成する電圧の関数である特定の粒子径が分離されます（電圧値は、DMA を通過する粒子径の値に対応します）。最後に、同じ直径のこれらの粒子が光学装置（CPC）によってカウントされます。^[3]分析対象の空気入口には、衝撃ヘッドを装備することができます。

衝突ヘッドまたはフラクショネーターヘッドは、流体力学の原理を利用して、空気中に存在する最大の粒子をその慣性によって捕捉する装置です。SMPSのサンプリング入口は、このようにして大きなほこりや昆虫から保護され、そこに入る空気には定量化される微細粒子のみが含まれます。^[4]これらは通常、「PM10入口」または「PM2.5入口」と呼ばれます。

その後、空気流はイオン化源を通過します。採取された空気は高濃度の正イオンと負イオンにさらされ、一定数の衝突の後、電荷分布は安定し、既知になります。中和器はエアロゾル粒子から静電気を除去するためにも使用されます。中和器からの電荷分布は、ボルツマンの法則に従うバランスの取れた電荷分布です。^[5]

次にサンプルは微分移動度分析装置に入ります。空気とエアロゾル（電荷分布がバランスが取れ、既知）は、空気流路に導入されます。中央の管状電極と別の同心円状の電極がこの流体経路に電界を生成します。チャネル内では、粒子は均一な電界と空気流にさらされます。粒子はその後、電気的移動度に応じた速度で移動します。所定の電圧では、特定の直径の粒子だけがこのチャネルを通り抜け、出口まで進みます。より小さい粒子とより大きい粒子は電極に衝突します。^[6]

これで、空気中には特定の直径の粒子のみが含まれるようになります。この流れは CPC (凝縮粒子カウンター)に導入され、エアロゾルサンプル内の粒子の濃度を測定します。CPC は、空気サンプル内に存在する粒子のブタノール蒸気凝縮を利用して機能します。粒子は 39 °C に加熱されたブタノール蒸気にさらされます。ブタノール蒸気は粒子上で凝縮し、粒子のサイズを大きくして光学検出を容易にします。次に、粒子にレーザー光線を当てると、各粒子が光を散乱します。散乱光強度のピークが連続的にカウントされ、粒子/cm ³で表されます。

したがって、このタイプのデバイスによって得られる結果には、空気中の粒子サイズの分布が連続的に含まれます。DMA は、8 nm から 800 または 1000 nm の測定範囲に対応する 0 ～ 10,000 V の電圧を電極間で生成し、CPC はこれらの直径をそれぞれ定量化します。