Cambustion公司的离心粒子质量分析仪(CPMA)是 一款将气溶胶进行分类,并根据荷质比来选择颗粒。 和使用电偏移量度的DMA相比,它产生的是基于质量 量度的单分散气溶胶。
CPMA(离心粒子质量分析仪)利用反向电场及离心力场 来区分气溶胶颗粒,该概念(APM)*初由Ehara等
(J. AerosolSci.1996)提出。
CPMA(离心粒子质量分析仪)的设计保证了分类场 能稳定分布于分类区,即使高分辨率下,也能确保能 在大流量下按特定质荷比对颗粒进行选择。
Cambustion公司*初于2004年提出CPMA(离心粒子 质量分析仪)构想,通过长期与剑桥大学以及Alberta大 学的合作,利用原型机已*完成多项研究工作(见 附录表)。基于客户的强烈,CPMA(离心粒子质 量分析仪)目前已经成为我们公司气溶胶分析领域的仪 器,并已经在世界各地得到广泛运用。
工作原理
CPMA(离心微粒质量分析仪)的分类器由两个同 心的旋转圆筒组成,两旋转圆筒之间有一定的位 差。质荷比大于设定值的颗粒沉积在外层圆筒, 质荷比小于设定值的颗粒沉积在内层圆筒,只有 选定质荷比的微粒能按照特定轨道通过分离器。 CPMA(离心粒子质量分析仪)独有的关键技术在 于,两圆筒可以以不同的速度旋转。而如果圆筒 的旋转速度相同,则只有特定质量的颗粒能沿中 心轨道通过。

两圆筒以不同速度旋转,在分离区域建立起稳定的 离心/电场。设定质荷比的微粒只要进入环形通道 就能通过分离器,即使在高分辨率下,CPMA也 能很大程度降低微粒的丢失。

CPMA基于微粒的质量 – 微粒都带单电荷,质量 的设定值只取决于设定的转速、电压以及分离器 的直径。与DMA不同的是,CPMA的设定值与气 体的物理性质(粘度、平均自由程)无关,与环 境条件(温度、压力)无关,并不受颗粒形态影 响。
应用
单分散气溶胶的筛选:
配合中和器(或带电器)使用,CPMA可以替代 DMA筛选出高浓度的单分散气溶胶。 质量分布密度扫描:
配合粒子计数器(例如:CPC或者气溶胶静电 计)使用,可以逐步扫描质量分布密度(需要进 行离线多电荷矫正)。

密度及形态测定:
配合DMA使用,可以用于测定气溶胶尺寸与质 量之间的关系(分形维数),从而可以研究气溶 胶的颗粒形态 [e.g. Olfert, Symonds & Collings, 2006]。

作为校定用的标准
CPMA也可以用于校准气溶胶质谱仪、炭黑探测 器等仪器[e.g. Cross et al., 2010]。配套使用带电 器及气溶胶静电计,CPMA可以作为悬浮物测定 的标准质量[Symonds et al., 2013]。

质量 = 质量设置值×静电计测得浓度值 + 零电荷校正
使用上述装置,可产生用于仪器的质量 浓度微粒源。配套使用静电计时,用户界面可直 接输出mg/m3数值。

质量范围 | 0.2 ag* – 1,050 fg (取决于样品流量 及所需的分辨率) |
单位密度下的当量 | 7 nm* – 1.3 μm (取决于样品流量及所 |
直径范围 | 需的分辨率) |
转速 | 500 – 12,000 rpm |
电压范围 | 0.1 – 1,000 V |
(双量程自动切换电压范围: | |
0.1 – ~ 10 V | |
~10 – 1,000 V) | |
分类器规格 | 200 mm × 120 mm (1 mm 间隙) |
通常样品流量范围 | 0.3 – 1.5 lpm (分辨率要求低时,流量 可以更大) |
探测器输入 | RS232† (×1) 或模拟信号 (×2) |
(例如:CPC没有 | 见上面已知可数字化兼容的检测器 |
提供探测器) | 清单 |
外部远程电脑接口 | 以太网,RS232†或USB(需要提供 适配器)通过Java网页界面控制,文 本格式命令(终端)或通过PC远程控 制(或通过API用户软件) 。 远程文件存取。 |
模拟信号输入 | × 3; ±10 V, 20 kΩ, 单端, 可通过配置参 数、探测器或数据导入进行控制 |
模拟信号输出 | × 3; ±10 V, 50 Ω, 单端, 可输出任意参 数,DMA电压控制 |
质量误差 | 5%或更佳 |
环境传感器 | 温度及压力 |
提供的软件 | 嵌入的触摸屏界面 远程控制运用用户编程用API dll Excel实用工具和VBA API |
数据存储 | USB闪存盘(供货范围内) |
电机控制系统 | 四象限电机主动控制 |
外形尺寸及质量 | 520mm(宽)×460mm(深) × 380mm(高) (包括:底座和把手), 50kg |
电源需求 | 90 – 240 VAC, 50/60 Hz, *功率 1,000 W |
辅助电源输出口 | 24 VDC / *0.6 A |
安全装置 | 防护罩,安全互锁,电流 / 短 路探测 & 均衡性探测,符合BS EN 61010-020:2006 |
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