積層造形対応の低コスト粒子検出器

粒子放出の検出と調整は非常に重要です。このプロトコルは、誰でも簡単な粒子センサーを構築、テスト、使用できるため、重要です。この方法の利点は、この単純さだけでなく、最小限の機器と最小限の全体的なコストでセンサーの形状をさまざまなニーズに適応させる汎用性にもあります。

すすに加えて、センサーは荷電粒子の真実を検出でき、多くのアプリケーションに適しています。たとえば、発電所の特定の金属検出、産業や自動車の山火事などです。電極の製造を開始するには、それぞれ直径18ミリメートルと22ミリメートルの2本の銅パイプを使用します。

両方のパイプの上部から9ミリメートルを測定し、これらの位置に印を付けます。マーキングでパイプカッターを使用して、あまり力を加えずにパイプを切り抜きます。銅リングに過度の圧力をかけたり、電極表面を傷つけたりすることなく、慎重にバリ取りします。

これは、センサーのパフォーマンスに影響を与える重要なステップです。次に、電極をはんだ付けする前に、銅リングを研磨して、表面の酸化銅層を取り除きます。クランプ 万力にはんだ付けするリング。

ケーブルをリングにはんだ付けする前に、銅リングとケーブルの両方を事前に錫メッキしてください。赤いケーブルを18ミリメートルの内側の銅リングにはんだ付けし、黒いケーブルを22ミリメートルの外側の銅リングにはんだ付けします。内側の電極ホルダーを流路に貼り付け、接着剤が固まるまで1時間待ちます。

次に、ケーブルをケーブルチャネルに通し、はんだ付けポイントに十分なスペースがあることを確認します。18ミリメートルの内部電極リングをホルダーに置きます。次に、ケーブルをケーブルチャネルに通し、22ミリメートルの外側電極リングをそれぞれのホルダーに配置します。

外側の電極ホルダーを流路に接着します。スペーサーを2つの銅電極の間の隙間に挿入し、接着剤が固まるまで1時間待ちます。すべてのケーブルチャンネルをエポキシ接着剤でシールします。

その後、接着剤が硬化するまで一晩待ちます。翌日、外部電極の印刷バルブに真空シールを挿入します。次に、2つのセンサー側を互いに挿入した後、真空クランプで固定します。

写真に示すように、センサーのセットアップを構築します。これを行うには、まず、高電圧電極の赤いセンサーケーブルに高電圧電源を接続します。次に、黒いセンサーケーブルをベンチマルチメータ電圧入力に接続します。

次に、電源GNDで電位計のアースまたはGNDを収集した後、マルチメータUSBケーブルをPCに接続します。マルチメータをPCに接続したら、示されているレイアウトに従って、センサーをエアロゾル測定セットアップに組み込みます。実験を開始する前に、希釈ブリッジが閉じていることを確認してください。希釈ブリッジ出口をエアロゾルミキサー入口に接続し、エアロゾル混合物の出口2つをセンサー入口に接続します。

高効率粒子吸収フィルターまたはHEPAフィルターをセンサー出口に接続し、HEPA出口をマスフローコントローラーまたはMFC入口に接続します。Yフィッティングを使用し、エアロゾルミキサー出口1と希釈気流をワイフィッティングの分割端に接続します。Y継手の一端に、基準計器の入口を接続します。

エアロゾル発生器を希釈ブリッジに接続し、希釈ブリッジが閉じていることを確認して実験を開始します。参照インストゥルメントの[測定]をクリックします。基準機器にデータを記録する前に、1立方メートルあたり3〜5ミリグラムの望ましいエアロゾル質量濃度に達するまで、希釈ブリッジをゆっくりと開きます。

基準機器の粒子質量濃度を観察してください。エアロゾル源が安定したら、センサーの電源を1, 000ボルトでオンにし、データの記録を開始します。樹状突起の蓄積と断片化の平衡状態に達した後、センサー信号は入ってくるすす濃度に比例するようになりました。

縦軸はセンサー信号をアンペアで示し、横軸は基準機器で測定したエアロゾル濃度をミリグラム/立方メートルで示しています。その代表的なパラメータを持つ線形適合は、プロットから計算されました。さらに、電極内にすすブリッジが形成されて短絡が発生する実験では、信号が停止したり平坦になったりすることなく、段階的に急上昇することが示されました。

樹状突起はもはや形成されず、センサーはもはや平衡状態ではありませんでした。電極を非常に慎重に製造し、均一な電極ギャップを作成することが重要です。信頼性の高いテスト環境を確保するには、実験のセットアップを実証どおりに再現する必要があります。

このプロトコルは、機関、企業、研究チーム、および市民科学者がこの単純なセンサー構造を再現し、独自の粒子検出器を構築する動機となるはずです。