ویژگیهای فنی شمارنده ذرات
اصول کارکرد شمارندههای ذرات
شمارندههای ذرات عموماً بر اساس یکی از دو مکانیزم اصلی کار میکنند: پراکنش نور (Light Scattering) یا شمارش ذرات کندانس (Condensation Particle Counting). انتخاب مکانیزم به محدوده اندازه ذرات مورد نظر و حساسیت مورد نیاز بستگی دارد.
پراکنش نور
اکثر شمارندههای ذرات نوری (OPCs) از اصل پراکنش نور برای تشخیص و اندازهگیری ذرات استفاده میکنند. در این روش، یک منبع نور لیزر (معمولاً دیود لیزری) یک حجم نمونه از هوا یا مایع را روشن میکند. هنگامی که ذرات از مسیر پرتو لیزر عبور میکنند، نور را در زوایای مختلف پراکنده میکنند. یک آشکارساز نوری (مانند فوتودیود) این نور پراکنده شده را جمعآوری کرده و آن را به یک پالس الکتریکی تبدیل میکند. دامنه (amplitude) هر پالس متناسب با اندازه ذره است و تعداد پالسها نشاندهنده تعداد ذرات است. این روش برای ذرات با اندازههای بزرگتر از حدود 0.1 میکرومتر تا 25 میکرومتر بسیار مؤثر است و در کاربردهایی مانند اتاقهای تمیز و مانیتورینگ محیطی پرکاربرد میباشد.
شمارندههای ذرات کندانس (CPC)
برای تشخیص ذرات بسیار ریز (معمولاً کمتر از 0.1 میکرومتر و حتی تا چند نانومتر)، شمارندههای ذرات کندانس (CPCs) استفاده میشوند. این دستگاهها با بزرگنمایی ذرات تا اندازهای که توسط تکنیک پراکنش نور قابل تشخیص باشند، کار میکنند. نمونه هوا وارد دستگاه شده و در معرض بخار یک سیال کاری (مانند بوتانول یا آب) اشباع میشود. سپس نمونه به یک خنککننده هدایت میشود که باعث فوق اشباع شدن بخار و در نتیجه کندانس شدن آن روی سطح ذرات میشود. این عمل باعث رشد ذرات بسیار ریز به قطرات بزرگتر میشود که سپس میتوانند توسط یک آشکارساز نوری استاندارد شمارش شوند. CPCها برای کاربردهایی مانند مانیتورینگ نانومواد و مطالعات آلودگی هوا ضروری هستند و دقت بینظیری در تشخیص ذرات در مقیاس نانو ارائه میدهند.
مشخصات فنی کلیدی و ملاحظات
محدوده اندازهگیری و حساسیت
محدوده اندازهگیری یک شمارنده ذرات، کوچکترین و بزرگترین اندازهای را که دستگاه میتواند با دقت تشخیص دهد، مشخص میکند. این محدوده میتواند از چند نانومتر (در CPCها) تا دهها میکرومتر (در OPCها) متغیر باشد. حساسیت به حداقل اندازه ذرهای اشاره دارد که دستگاه میتواند تشخیص دهد و شمارش کند. برای مثال، در اتاقهای تمیز، نیاز به تشخیص ذرات در اندازههای 0.3 و 0.5 میکرومتر معمول است، در حالی که در صنایع خاص ممکن است ذرات 0.1 میکرومتر یا حتی کوچکتر مورد نیاز باشند. انتخاب محدوده مناسب بر اساس استانداردهای صنعتی و الزامات قانونی کاربرد مورد نظر حیاتی است.
نرخ جریان نمونه
نرخ جریان (Flow Rate) مقدار هوای نمونهبرداری شده در واحد زمان (معمولاً بر حسب لیتر در دقیقه LPM یا فوت مکعب در دقیقه CFM) است. نرخ جریان بالاتر به معنای نمونهبرداری سریعتر و جمعآوری دادههای بیشتر در زمان کوتاهتر است که برای دستیابی به نتایج آماری قابل اعتماد در محیطهای با غلظت ذرات پایین اهمیت دارد. نرخ جریانهای رایج شامل 1 CFM (28.3 LPM) و 0.1 CFM (2.83 LPM) هستند که برای کاربردهای مختلف اتاق تمیز و مانیتورینگ محیطی طراحی شدهاند.
کارایی شمارش
کارایی شمارش (Counting Efficiency) نشاندهنده توانایی یک شمارنده ذرات در تشخیص و شمارش تمامی ذرات در یک اندازه مشخص است. این پارامتر معمولاً به صورت درصدی از ذرات واقعی موجود در یک حجم نمونه بیان میشود و برای ذرات نزدیک به حداقل اندازه قابل تشخیص، به طور خاص مورد ارزیابی قرار میگیرد. برای اطمینان از دقت، شمارندههای ذرات باید دارای کارایی شمارش بالا، به خصوص در پایینترین حد محدوده اندازهگیری خود، باشند تا از خطاهای ناشی از عدم تشخیص ذرات کوچک جلوگیری شود.
کالیبراسیون و نگهداری
کالیبراسیون منظم شمارندههای ذرات برای حفظ دقت و قابلیت اطمینان آنها ضروری است. کالیبراسیون معمولاً با استفاده از ذرات استاندارد با اندازهها و غلظتهای مشخص در آزمایشگاههای معتبر و مطابق با استانداردهای بینالمللی انجام میشود. علاوه بر کالیبراسیون، نگهداری دورهای شامل تمیز کردن مسیرهای نوری، بررسی و تعویض فیلترهای ورودی و خروجی هوا، و بهروزرسانی نرمافزار به طول عمر و عملکرد صحیح دستگاه کمک میکند و از دادههای دقیق و قابل اعتماد اطمینان حاصل میکند.