Способ определения счетной концентрации аэрозолей Советский патент 1990 года по МПК G01N15/00 

Изобретение относится к измерениям параметров дисперсных систем, в частности к способам определения счетной концентрации частиц в аэродисперсных системах, и может быть использовано в аэрозольной технологии, например, для контроля за производительностью, генераторов аэрозолей, в промышленности, биотехнологии и фармакологии для определения содержания в воздухе аэрозольных частиц, а также в экол.огии для контроля за

уровнем техногенных дисперсных загрязнений.

Целью изобретения является повышение чувствительности определения концентрации аэрозолей.

На фиг.1 приведена принципиальная схема установки для реализации предлагаемого способа; на фиг.2 - тари- ровочная зависимость количества аэрозольных частиц Cj, отобранньпс на коллекторе, от альфа-активности

QO

О)

t

afroMOB дочерних радиоизотопов радо- N(ci6) осевших на частицы аэрозоля Установка включает ТЛиг.1 балло- Hfri К 5 и 1„2 со сжатым газом, вён- т-ильные устройства 2.1 -и 2„2, расходмеры 3.1-3,3; генератор 4 аэрозолей, кристаллы 5 хлористого натрия; верхнюю и нижнюю печи 6 и 7; контур 8 разбавления аэрозолей; фильтр 9 Е|ОЛОКНИСТЫЙ; тефлоновый капилляр 10; Нечь П эманатора; ампулу 12 с эмана тором; волокнистьш фильтр 13; трой- Йик 14; камеру 15 - отстойник ; коллектор 16 радиоактивных аэрозолей.

Способ осуществляют следующим образом.

. Через-обогреваемую ампулу 12 с эманатором, содержащую радиоактив- йый элемент природного .радиоактив 7 7 А

ного семейства, например Th (Т, 1,9 лет) - член ряда тория.

или

227

Ас(Т,/2. 22 лет) - член

216

Ро

156

2а

РЬ

Т,1г 0,15 с

После торможения в объеме камеры радиоактивные атомы Ро, РЬ и Bi по диффузионному механизму за фиксированное время t с опредешенной эффективностью осаждаются на поверхности аэрозольньж частиц. Далее аэрозоль с трейсером выводится на коллектор 16, например, волокнистый фильтр, и осаждается. При этом, при фиксированном времени диффузионного осаждения радиоактивных атомов на частицы t и постоянной концентрации трейсера СТ-Р радиоактивность собранного на фильтре 9 осадка определяется концентрацией аэрозольных частиц. Обеспечение постоянства величины Ci-p-t определяет.возможность перехода от радиоактивности осадка на коллекторе к концентрации аэрозоля по тарировоч ному графику, полученному с использованием стандартных аэродисперсньж систем. Параметр C-pp-t обуславливает величину фоновой радиоактивности на коллекторе и выбирается таким, чтобы был минимальным, так как фон определяет нижнюю границу регистрируемых концентраций аэрозолей.

252

Пример. Для переноса ядер No,02 образующихся по ядерной реакции Sy,, , 5n), из зоны облучения до регистрирутаа1,ей аппаратуряда актиния пропускают поток часто- го газа-носителя, например N , Аг или воздуха, и вытесняют из нее газообразный продукт радиоактивного превращения. В первом случае это 55,6 с), а во втором - (T,/2. 3,9 с). За счет стабилизации температуры ампулы и объемного

расхода-газа-носителя в родоновом газе поддерживается постоянная концентрация родона и, соответственно,радиоактивность А. Смесь радона с газом-носителем пропускают через фильтр 13,

5 смещивают в тройнике 14 с анализируемой аэрозольной струей и результирующий газовый поток направляют в специальную камеру 15. Соотношение между объемом камеры и объемным расходом га0 за-носителя должно быть достаточным, чтобы в камере произошло накопление дочерних нелетучих радиоактивных продуктов (трейсера) В первом случае это члены ряда:

5 .

1г

0

5

0

45

50

55

. ,4%)

10,6 ч Т(/ 60,4 т-шн ры используется аэрозол1 ная струя. Генератор 4 аэрозолей представляет собой двухсекп,ионную кварцевую колонку .(фиг,), обогреваемую двумя печами 6 и 7 до 780 и 740°С. В верхнюю часть генератора помещены кристаллы NaCl с размерами 1,2-1,8 мм. Через генератор непрерывно пропускают газ- носитель (аргон) с расходом 1 л/мин. На выходе генератора концентрация частиц с размерами 0,1-0,2 мкм составляет около 5-10 см Аэрозольную струю пропускают далее через пробник - камеру, в которой тормозятся горячие продукты ядерных реакций, а после остывания адсорбируются на частицах аэрозолей и neperfo- сятся в регистрируюп(ее устройство.

В течение всего эксперимента (продолжительностью до 2 сут) эффективность переноса должна быть постоянной, что может быть обеспечено сохранением концентрации аэрозолей на одном уровне. Контроль за концентрацией аэрозолей осуществляется периодически с помощью установки, показанной на фиг,1,

В качестве эманирующего источника используют ThOj, который помещают в 12. Во время измерения ампулу нагревгйт печью 11 до 150 С, пропускают через лее очищенньй аргон с

расходом 50 см - и смешивают его с аэрозольным потоком, а смесь газов направляют в камеру 15 объемом 10 л. Для снижения уровня концентрации аэрозолей используют контур 8 разбавления с коэффициентом разбавлением К 510 . Радиоактивные - аэрозоли собирают (на волокнистом фильтре типа АФА-РСМ (коллектор 16); в течение 15 мин - в холостом режиме (для установления в системе равновесия) , а после смены фильтра - в течение 20 мин - в рабочем. По окончании сбора аэрозолей измеряют о -ак тивность препарата (на 2-м фильтре) и по предварительно построенному графику (фиг,2) зависимости С, f(No() находят величину Cj, а искомую.кон- центрацию С определяют по.формуле: С К-С ;, Iде К тангенс угла наклона прямой на фиг.2. Б течение 2 сут производительность генератора сохранялась на уровне (3,75-fO,35) 10 см Отклонения от среднего значения не превьшают 10%. Следовательно, колебания в эффективности переноса ядерных реакций не превышают этого значения .

Для определения концентрации аэрозолей в аэрозольном потоке, очищенном с помощью волокнистого фильтра (диаметр 25 мм) типа ФПФС, газ (расход 1 л/мин) смешивают с газовым потоком (расход 50 ), содержащш- и подают его в камеру 15; 15 мин ведут холостую продувку, а затем в течение 20 мин собирают аэрозольную фракцию на волокнистом фильтре типа АФА-РСМ ( коллектор 16} и измеряют ее на об -счетчике.

Результаты измерений: фон установки 5,0 имп мин ; образца 7,4 и 6,6 имп мин ; активность на подложке 2,4 и 1,6 имп-мин ; наклон зависмости С; f(Nn/) (фиг.2) описывается уравнением прямой С, 4,66-10 Nj отсюда CJj 1,1 10 С i, 0,75-10- см- ; С,- (0,92±0,18)к

ЯО- смТ

Формула изобретения

Способ определения счетной концентрации аэрозолей, включающий пропускание потока аэрозольных частиц через камеру с трейсером, отбор после камеры аэрозольных частиц на коллекторе и последующее измерение возникающего вследствие отбора результирующего импульса с коллектораJ о т личающийся тем, что, с целью повьшения чувствительности определения счетной концентрации аэрозолей, в качестве трейсера исполь- радиоактивные изотопы нелетучих элементов, образующихся при распаде газообразных короткоживущих радио- изогопон радона5 которьш вводят в камеру одновременно с аэрозольным потоком, пс:адерживают в ней постоянный параметр трейсера аэрозоля, определяемый как произведение концентрации трейсера на время диффузионного осаждения атомов дочерних радиоизотопов на поверхность частиц., пропускают из камеры через коллектор фиксированный объем потока аэрозолей и трейсера и по линейной тарировоч- ной зависимости количества аэрозольных частиц от альфа-активности атомов дочерних радиоизотопов на коллекторе судят о счетной кoнцeнтpaцшi аэрозолей.

PU«./

Изобретение относится к разработке способов определения счетной концентрации частиц в аэродисперсных системах и может быть использовано для контроля за уровнем дисперсных загрязнений в радиоэлектронике, биотехнологии, фармакологии и экологии. Целью изобретения является повышение чувствительности определения концентрации аэрозолей. Способ основан на смешивании анализируемого аэрозольного потока и газа-носителя, содержащего газообразный продукт естественного радиоактивного ряда, например, ²²°RN в объеме камеры-отстойника. Нелетучие дочерние продукты радиоактивных превращений - ²¹⁶PO, ²¹⁶PB и ²¹²BI, используемые в качестве трейсера, сорбируются на поверхности аэрозолей, которые собирают на поверхности коллектора. Произведение концентрации трейсера время диффузионного осаждения радиоатомов должно быть постоянным. Искомую концентрацию аэрозолей определяют по α-активности собранного на коллекторе осадка с помощью линейного тарировочного графика, связывающего активность осадка с концентрацией аэрозолей и полученного с использованием стандартных аэрозольных систем. 2 ил.

. 200 2 10 310 lO Na.MUH- fus. г