Het kiezen van een optisch deeltjesdetector

Het kiezen van een optisch deeltjesdetector

In theorie maakt een optische deeltjescounter gebruik van een lichtbron, meestal een laserdiode, om een geselecteerde luchtmonsters te verlichten die via een mechanisch gecontroleerde stroming door een nauwkeurig geconfigureerde spuitmond, bekend als een isokinetisch sonde, stroomt. Zoals te zien in het diagram, is de lichtstraal gepositioneerd onder een hoek ten opzichte van het luchtmonster. Een fotodetector meet vervolgens het elastisch verstrooide licht dat door de deeltjes wordt teruggekaatst, gebroken en diffracteerd. Op basis van de intensiteit van de flits kunnen deeltjes gelijktijdig worden geteld en geclassificeerd op grootte. Het is belangrijk op te merken dat de fysieke eigenschappen van de deeltjes invloed kunnen hebben op het verstrooide licht, aangezien verschillende materialen licht op verschillende manieren absorberen, wat de intensiteit van het verstrooide licht zal beïnvloeden.

Er zijn verschillende variabelen betrokken bij het selecteren van de optimale deeltjescounter voor diverse toepassingen.
- Resolutie - het kleinste verschil in deeltjesgrootte dat kan worden gedetecteerd.
- Sensitiviteit - het kleinste deeltje dat ?gezien? kan worden bij een bepaald tel-efficiëntiepunt.
- Tel-efficiëntie - de deeltjesconcentratie die door een instrument kan worden ?gezien? ten opzichte van de werkelijke deeltjesconcentratie, gemeten met een meer geavanceerd of calibratie-kwaliteitsmiddel.
- Precisie - de standaardafwijking van metingen van deeltjes van dezelfde grootte.
- Herhaalbaarheid - de mate waarin een instrument dezelfde respons in grootte en telling geeft onder gecontroleerde of bekende luchtdeeltjescondities in de loop van de tijd.

Om instrumenten redelijk draagbaar te houden, hebben de meeste optische deeltjes counters een ondergrens van ongeveer 0,3 micron. Dit komt door de intensiteit van de laserlichtbron in een beperkte formaatconfiguratie. Instrumenten tellen doorgaans in twee tot zes groottebereiken of ?bakken? in bijna realtime. De meeste werken op batterijen, met een optie om op netstroom te draaien via een elektrische adapter. De kosten variëren van enkele duizenden dollars voor handbediende eenheden tot tienduizenden dollars voor geavanceerde laboratoriumkwaliteit instrumenten. Fabrikanten raden doorgaans jaarlijkse kalibratie aan voor betrouwbare werking.

Counters met een hoog debiet, meestal 1 cfm of 28,3 L/min, bieden voordelen in bepaalde situaties. Er zijn zelfs enkele units op de markt met een nominale capaciteit van 2 cfm of 50 L/min. De instrumenten met een hoog debiet zijn bedoeld voor omstandigheden waarin een grote hoeveelheid lucht moet worden geanalyseerd. Gewoonlijk wordt de deeltjesresolutie verminderd en de mogelijkheid om kleine deeltjes te detecteren neemt af vanwege een verlaagde signaal-ruisverhouding. Deze units, hoewel ze als draagbaar worden beschouwd, zijn doorgaans iets omvangrijker en zwaarder om de grotere pomp en batterijen te ondersteunen die nodig zijn voor de werking.

Counters met een laag debiet, meestal 0,1 cfm of 2,83 L/min, bieden duidelijke voordelen wanneer minder luchtvolume nodig is, zoals bij spotchecks. De lagere debiet zorgt ervoor dat kleinere deeltjes langer in het kijkvenster blijven, waardoor ze beter kunnen worden gedetecteerd. Dit maakt het ook mogelijk om hogere concentraties te meten. Veel van deze laagdebietinstrumenten zijn handzaam, lichtgewicht en op batterijen werkend.

Toepassingen waarbij deeltjesgrootte en telling nodig zijn, omvatten:
- Aerosolonderzoek
- Industriële hygiëne
- Monitoring van persoonlijke blootstelling
- Beoordeling van de binnenluchtkwaliteit
- Milieustudies zoals EPA-naleving
- Verificatie van verwijderingsrendement in filters of luchtreinigers
- Variaties in procesconcentratie
- Identificatie van deeltjesbronnen
- Verbetering van de opbrengst in precisieproductieprocessen
- Verificatie van de prestaties van apparatuur, zoals in gebouwbeheer
- Voldoen aan specificaties zoals luchtfilterclassificaties
- Voldoen aan regelgeving of certificering, zoals bij cleanrooms, veiligheidskasten, afzuigkappen of in farmaceutische voorbereiding
- Kwaliteitsborging
- Verificatie van vrijgave, zoals bij HVAC-systeemreiniging
- Verificatie van milieubeheersystemen, zoals uitlaat van verfspuitcabines
- Monitoring van de migratie van deeltjes uit constructie of verbouwingen

Het selecteren van de optimale deeltjescounter voor een bepaalde toepassing hangt af van het belang van deze situatiecondities. Een persoon kan bijvoorbeeld kiezen voor robuustheid en herhaalbaarheid op lange termijn boven precisie bij milieustudies. Terwijl een andere persoon mogelijk kiest voor sensitiviteit en efficiëntie in een zeer gevoelige halfgeleiderproductieomgeving, waar zelfs lichte schommelingen in de omgevingsomstandigheden de kwaliteit en opbrengst aanzienlijk kunnen beïnvloeden.