Niedrogi detektor cząstek umożliwiający wytwarzanie przyrostowe

Wykrywanie i regulacja emisji cząstek stałych mają ogromne znaczenie. Protokół jest istotny, ponieważ pozwala każdemu zbudować, przetestować i używać prostego czujnika cząstek. Zaletą tej metody jest nie tylko ta prostota, ale także wszechstronne możliwości dostosowania kształtu czujnika do różnych potrzeb przy minimalnym sprzęcie i minimalnych kosztach całkowitych.

Oprócz sadzy czujnik może wykrywać ziarna naładowanych cząstek i nadaje się do wielu zastosowań. Na przykład wykrywanie metali w elektrowniach, pożarach lasów w przemyśle i samochodach. Aby rozpocząć produkcję elektrod, weź dwie miedziane rurki o średnicy odpowiednio 18 milimetrów i 22 milimetrów.

Zmierz dziewięć milimetrów od szczytu obu rur i zaznacz te pozycje. Przeciąć rury za pomocą obcinaka do rur na oznaczeniach bez użycia zbyt dużej siły. Miedziane pierścienie należy usuwać ostrożnie, nie wywierając na nie zbyt dużego nacisku i nie rysując powierzchni elektrod.

Jest to krytyczny krok wpływający na wydajność czujników. Następnie, przed elektrod, wypoleruj miedziane pierścienie, aby pozbyć się utlenionej warstwy miedzi na powierzchniach. Zacisnąć pierścień do w imadle.

Wstępnie ocynuj zarówno miedziany pierścień, jak i przed przylutowaniem do pierścienia. czerwony do wewnętrznego miedzianego pierścienia o średnicy 18 milimetrów, a do zewnętrznego pierścienia miedzianego o średnicy 22 milimetrów. Przyklej wewnętrzny uchwyt elektrody do kanału przepływowego i odczekaj godzinę, aby klej stwardniał.

Następnie poprowadź przez kanał kablowy, upewniając się, że jest wystarczająco dużo miejsca na punkt lutowniczy. Umieść 18-milimetrowy wewnętrzny pierścień elektrody na uchwycie. Następnie przeprowadź przez kanał kablowy i umieść 22-milimetrowy zewnętrzny pierścień elektrody na odpowiednim uchwycie.

Przyklej zewnętrzny uchwyt elektrody do kanału przepływowego. Włóż przekładkę w szczelinę między dwiema miedzianymi elektrodami i odczekaj godzinę, aż klej stwardnieje. Uszczelnij wszystkie kanały kablowe klejem epoksydowym.

Następnie odczekaj noc, aż klej się utwardzi . Następnego dnia włóż uszczelkę próżniową do wydrukowanego zaworu elektrody zewnętrznej. Następnie, po włożeniu dwóch boków czujnika do siebie, przymocuj je za pomocą zacisku podciśnieniowego.

Zbuduj konfigurację czujnika, jak pokazano na rysunku. Aby to zrobić, najpierw podłącz zasilacz wysokiego napięcia do czerwonego czujnika elektrody wysokiego napięcia. Następnie podłącz czujnika do wejścia napięcia multimetru stołowego.

Następnie, po zebraniu masy elektrometru lub masy z zasilaczem GND podłączamy USB multimetru do komputera. Po podłączeniu multimetru do komputera włącz czujnik do zestawu pomiaru aerozolu zgodnie z pokazanym układem. Upewnij się, że mostek rozcieńczania jest zamknięty przed rozpoczęciem eksperymentu. Podłączyć wylot mostka rozcieńczającego do wlotu mieszalnika aerozoli i wyprowadzić dwie mieszaniny aerozoli do wlotu czujnika.

Podłącz wysokowydajny filtr pochłaniający cząstki stałe lub filtr HEPA do wylotu czujnika i podłącz wylot HEPA do regulatora przepływu masowego lub wlotu MFC. Użyj złączki wye i podłącz wylot mieszalnika aerozolowego i przepływ powietrza rozcieńczającego do rozgałęzionego końca złączki wye. Do pojedynczego końca złączki wye podłącz wlot przyrządu referencyjnego.

Rozpocznij eksperyment od podłączenia generatora aerozolu do mostka rozcieńczającego, upewniając się, że mostek rozcieńczający jest zamknięty. Kliknij przycisk Zmierz na instrumencie referencyjnym. Powoli otwierać mostek rozcieńczania, aż do osiągnięcia pożądanego stężenia masowego aerozolu wynoszącego od trzech do pięciu miligramów na metr sześcienny przed zarejestrowaniem danych w przyrządzie referencyjnym.

Obserwować stężenie masowe cząstek w przyrządzie odniesienia. Gdy źródło aerozolu jest stabilne, włącz zasilanie czujnika przy napięciu 1 000 woltów i rozpocznij rejestrowanie danych. Po osiągnięciu stanu równowagi dla akumulacji i fragmentacji dendrytów, sygnał czujnika stał się proporcjonalny do napływającego stężenia sadzy.

Oś pionowa pokazuje sygnał czujnika w amperach, a oś pozioma pokazuje stężenie aerozolu zmierzone przez przyrząd referencyjny w miligramach na metr sześcienny. Na podstawie wykresu obliczono pasowanie liniowe z jego reprezentatywnymi parametrami. Co więcej, eksperyment, w którym zwarcie nastąpiło z powodu tworzenia się mostków sadzy w elektrodach, wykazał, że sygnał rośnie stromo w krokach bez zatrzymywania się lub spłaszczania.

Dendryty już się nie tworzyły, a czujnik nie był już w stanie równowagi. Bardzo ważne jest, aby wykonać elektrody bardzo ostrożnie i stworzyć jednolitą szczelinę między elektrodami. Aby zapewnić niezawodne środowisko testowe, konfiguracja eksperymentalna powinna zostać odtworzona tak, jak pokazano.

Protokół ten powinien zmotywować agencje, firmy, zespoły badawcze i naukowców obywatelskich do odtworzenia tej prostej konstrukcji czujnika i zbudowania własnego detektora cząstek.