尘埃粒子计数器的原理和使用

　　目前尘埃粒子计数器的用户越来越多,广泛应用于医药、电子、精密机械、彩管制造、微生物等行业中,实现对各种洁净等级的工作台、净化室、净化车间的净化效果、洁净级别进行监控,以确保产品的质量。

　　尘埃粒子计数器是用来测量空气中微粒的数量及大小的仪器,从而为空气洁净度的评定提供依据。常见的尘埃粒子计数器是光散射式(DAPC)的,测量粒径范围0·1~10μm,此外还有凝聚核式的尘埃粒子计数器(CNC),可测量尺寸更小的尘埃粒子。本文将介绍光散射式尘埃粒子计数器。

　　1　仪器的工作原理

　　空气中的微粒在光的照射下会发生散射,这种现象叫光散射。光散射和微粒大小、光波波长、微粒折射率及微粒对光的吸收特性等因素有关。但是就散射光强度和微粒大小而言,有一个基本规律,就是微粒散射光的强度随微粒的表面积增加而增大。这样只要测定散射光的强度就可推知微粒的大小,就是光散射式粒子计数器的基本原理。

　　实际上,每个粒子产生的散射光强度很弱,是一个很小的光脉冲,需要通过光电转换器的放大作用,把光脉冲转化为信号幅度较大的电脉冲,然后再经过电子线路的进一步放大和甄别,从而完成对大量电脉冲的计数工作。此时,电脉冲数量对应于微粒的个数,电脉冲的幅度对应于微粒的大小。

　　图1表示了尘埃粒子计数器的具体工作原理:来自光源的光线被透镜组1聚焦于测量腔内,当空气中的每一个粒子快速地通过测量腔时,便把入射光散射一次,形成一个光脉冲信号。这一光信号经过透镜组2被送到光检测器,正比地转换成电脉冲信号,再经过仪器电子线路的放大、甄别,拣出需要的信号,通过计数系统显示出来。

　　需要指出的是,虽然仪器称为“计数器”,但是仪器分辨微粒大小的能力更为重要。因为电脉冲的计数很简单,而判断粒子的大小非常重要。

　　2　仪器的组成及各部分功能

　　仪器的组成及相互关系如图2所示。

　　2·1　光源

　　光源是尘埃粒子计数器的关键部件,对仪器的性能影响很大。光源要求稳定性高、寿命长、不受干扰。

　　光源有普通光源和激光光源两种。普通光源为碘钨灯,体积大、发热量高、寿命短,开机后需要预热。激光光源为激光器,体积小、稳定性高、寿命长,常与检测腔及光检测器做成一体,组成传感器。常见的激光光源有HeNe激光器、激光二极管。

　　采用普通光源的尘埃粒子计数器对0·3μm以下的微粒信号响应很低,其信号幅度与计数器本身的噪声幅度相差无几,信号很难从噪声中检测出来。此类仪器虽然标有0·3μm这一通道,但只适于测定大于0·3μm特别是0·5μm以上的微粒。