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儀器概述

黑碳?xì)馊苣z質(zhì)譜儀（英文名：Soot Particle - Aerosol Mass Spectrometer，英文縮寫(xiě)：SP-AMS）是由位于美國(guó)馬薩諸塞州比爾瑞卡市（Billerica, MA, USA）的“飛行器研究”公司（Aerodyne Research, Inc.）制造。通過(guò)激光剝離、熱力氣化和質(zhì)譜分析技術(shù)，該儀器能夠?qū)?0.04 - 1.0 微米的氣溶膠中的黑炭和化學(xué)組成進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線(xiàn)測(cè)量，具有高精確性、高分辨率和高靈敏度等特點(diǎn)。飛行器研究公司制造的“黑碳?xì)馊苣z質(zhì)譜儀”是目前世界上唯一能夠?qū)崟r(shí)、定量地分析和測(cè)量氣溶膠黑炭和化學(xué)組成的商用儀器?？砂惭b在汽車(chē)、船舶、飛機(jī)等平臺(tái)上研究氣溶膠的粒徑分布和化學(xué)組成。

技術(shù)指標(biāo)

檢出限 (1分鐘積分,3σ):	V-模	W-模
(黑炭)	30 ng·m^-3	---
(有機(jī)物)	60 ng·m^-3	320 ng·m^-3
(硫酸鹽)	6 ng·m^-3	64 ng·m^-3
(硝酸鹽)	3 ng·m^-3	32 ng·m^-3
(銨鹽)	58 ng·m^-3	640 ng·m^-3
質(zhì)量分辨率(m/Δm)：	2500	5000
質(zhì)量范圍(m/z)：	1 - 1200	1 - 1200
時(shí)間分辨率：	可調(diào)數(shù)據(jù)報(bào)告間隔，通常選用1-5分鐘
	每秒高達(dá)100個(gè)質(zhì)譜
	每秒高達(dá)150個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)粒徑譜
采樣流量：	0.085 lpm (體積流速)
操作壓力：	環(huán)境壓力
氣溶膠粒徑范圍：	40nm - 1μm（空氣動(dòng)力學(xué)粒徑）
軟件：	常規(guī)數(shù)據(jù)采集和分析，可用PMF模型解析有機(jī)物部分
尺寸/重量：	104.14 cm x 83.82 cm x 134.62 cm, 175 kg
電源/能耗：	220VAC/50Hz ; 600 W

技術(shù)優(yōu)勢(shì)

集成兩項(xiàng)成熟高端測(cè)量技術(shù)，即 AMS 和 SP2；
黑碳粒子通過(guò)吸收1064nm激光而汽化，并被電子轟擊電離，進(jìn)入高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜儀；
可以針對(duì)包含黑碳和金屬的粒子選擇激光汽化；
激光汽化和高溫爐同時(shí)工作，可以測(cè)量包括粉塵在內(nèi)的所有主要的大氣氣溶膠；

標(biāo)準(zhǔn)配置

1臺(tái)高分辨率飛行時(shí)間質(zhì)譜儀
1個(gè)1064 nm Nd: YAG激光器
1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)氣溶膠采樣口
1個(gè)氣溶膠斷續(xù)裝置馬達(dá)
1個(gè)真空箱
5個(gè)渦輪真空泵
1臺(tái)數(shù)據(jù)采集工作站
1套數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件（最新版）
1套數(shù)據(jù)分析軟件（最新版）
1個(gè)儀器和電子系統(tǒng)安裝架
1個(gè)定制可重復(fù)使用的儀器運(yùn)輸箱

結(jié)構(gòu)原理

圖 1. 黑碳?xì)馊苣z質(zhì)譜儀結(jié)構(gòu)原理圖

主要用途

在線(xiàn)測(cè)量環(huán)境大氣中黑碳?xì)馊苣z的質(zhì)量和粒徑分布
氣候變化和空氣質(zhì)量研究和燃燒排放監(jiān)測(cè)和源特征分析
測(cè)量氣溶膠黑炭、硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、氯鹽和有機(jī)物
在經(jīng)濟(jì)的移動(dòng)平臺(tái)上 (如搬運(yùn)車(chē)、小型飛機(jī))測(cè)量微小氣溶膠的高時(shí)間分辨率的變化特性。
實(shí)驗(yàn)室里診斷氣溶膠的物理和化學(xué)特性。

參考文獻(xiàn)

Onasch, T. B.; Trimborn, A.; Fortner, E. C.; Jayne, J. T.; Kok, G. L.; Williams, L. R.; Davidovits, P.; Worsnop, D. R. Soot Particle Aerosol Mass Spectrometer: Development, Validation, and Initial Application. Aerosol Science and Technology 2012, 46, 804–817.
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