儀器概述
連續(xù)氣流擴(kuò)散云室-冰核活化譜儀（CFDC-IAS-G）可準(zhǔn)實(shí)時(shí)地測(cè)量冰核粒子，并將人為干擾降至最低?；诒肆Ｗ娱L(zhǎng)期測(cè)量的最新成功紀(jì)錄，CFDC-IAS-G設(shè)計(jì)了自動(dòng)運(yùn)行等特色功能，使其能夠在實(shí)驗(yàn)室研究和外場(chǎng)觀測(cè)中穩(wěn)定運(yùn)行，提供可靠的數(shù)據(jù)。
儀器實(shí)物
技術(shù)優(yōu)勢(shì)
- 圓筒形云室設(shè)計(jì)，可以最大程度降低邊隙效應(yīng)；
- 云室測(cè)量范圍：溫度約-10℃到-40℃，相對(duì)濕度約為80%至108%；
- 采用液體制冷系統(tǒng)，提供高度穩(wěn)定和分布一致的溫度；
- 靈敏度約為1個(gè)/升；
應(yīng)用范圍
- 實(shí)驗(yàn)室冰核特性研究；
- 外場(chǎng)大氣冰核測(cè)量；
- 云-氣溶膠相互作用；
- 氣候研究；
- 人工影響天氣和播云作業(yè)。
應(yīng)用案例
儀器初始測(cè)試過(guò)程中，使大型設(shè)備測(cè)量裝置產(chǎn)生的冰核粒子數(shù)濃度。冰核粒子的背景濃度低于2/L。此樣氣中冰核數(shù)濃度為20-30/L，其值高于一般大氣中冰核數(shù)濃度的觀測(cè)值。測(cè)量平均時(shí)間為5分鐘。
技術(shù)指標(biāo)
- 粒子測(cè)量范圍：1-2.5μm（取決于氣路上游粒子撞擊器型號(hào)）；
- 靈敏度：σ(300s)=1#/L
- 最大測(cè)量范圍：約500#/L（取決于粒子性質(zhì)）；
- 采樣流量：1.5LPM；
- 響應(yīng)時(shí)間：約3-5分鐘；
- 鞘氣：氮?dú)猓?5PSI；
- 活化液體：去離子水（~4L）；
- 冷卻液體：乙醇（~12L）
- 電源：110-230 VAC，50/60 Hz，6000W（峰值）；
- 通信接口：8-wire，RJ-45，10/100 BASE-T，TCP/IP
- 存儲(chǔ)：內(nèi)置計(jì)算機(jī)，200G
- 尺寸：26 x 50 x 60英寸
- 重量：約225 kg
- 工作環(huán)境：溫度，5-30℃; 相對(duì)濕度，無(wú)凝結(jié)
結(jié)構(gòu)與原理
CFDC將采集的氣溶膠置于可控制的溫度和飽和水汽環(huán)境中，使其達(dá)到觀測(cè)發(fā)現(xiàn)的混合相云中同等的條件。CFDC包含兩個(gè)表面覆蓋有冰層的銅質(zhì)圓筒，但分別保持不同的低溫，由此在兩層圓筒之間形成溫度和水汽梯度。由于水汽和熱量的擴(kuò)散速率不同，在兩層圓筒之間形成冰面過(guò)飽和區(qū)域，并隨溫度梯度大小而變化。進(jìn)入此區(qū)域的氣溶膠，或被直接活化為冰晶（凝華過(guò)程），或被活化為過(guò)冷水滴再結(jié)冰（凝結(jié)/冷凍過(guò)程）。在過(guò)飽和區(qū)域形成的粒子經(jīng)過(guò)蒸發(fā)區(qū)域，去除液滴，以盡可能消除不確定性，最后將篩選出的冰晶導(dǎo)入光學(xué)計(jì)數(shù)器檢測(cè)。
CFDC測(cè)量云室的結(jié)構(gòu)示意圖。左圖為同軸的兩個(gè)圓筒，藍(lán)色為溫度較低的內(nèi)層，表面附著冰層；紅色為溫度相對(duì)較高的外層。右圖表示液滴和冰晶經(jīng)過(guò)云室不同區(qū)域的增長(zhǎng)過(guò)程。只有長(zhǎng)大的冰晶和小粒徑的氣溶膠能夠到達(dá)光學(xué)計(jì)數(shù)器。
參考文獻(xiàn)
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