儀器概述
連續(xù)氣流擴散云室-冰核活化譜儀(CFDC-IAS-G)可準實時地測量冰核粒子,并將人為干擾降至最低?;诒肆W娱L期測量的最新成功紀錄,CFDC-IAS-G設計了自動運行等特色功能,使其能夠在實驗室研究和外場觀測中穩(wěn)定運行,提供可靠的數(shù)據(jù)。
儀器實物
技術優(yōu)勢
- 圓筒形云室設計,可以最大程度降低邊隙效應;
- 云室測量范圍:溫度約-10℃到-40℃,相對濕度約為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/升;
應用范圍
- 實驗室冰核特性研究;
- 外場大氣冰核測量;
- 云-氣溶膠相互作用;
- 氣候研究;
- 人工影響天氣和播云作業(yè)。
應用案例
儀器初始測試過程中,使大型設備測量裝置產(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)濃度的觀測值。測量平均時間為5分鐘。
技術指標
- 粒子測量范圍:1-2.5μm(取決于氣路上游粒子撞擊器型號);
- 靈敏度:σ(300s)=1#/L
- 最大測量范圍:約500#/L(取決于粒子性質);
- 采樣流量:1.5LPM;
- 響應時間:約3-5分鐘;
- 鞘氣:氮氣,15PSI;
- 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:內置計算機,200G
- 尺寸:26 x 50 x 60英寸
- 重量:約225 kg
- 工作環(huán)境:溫度,5-30℃; 相對濕度,無凝結
結構與原理
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,使其達到觀測發(fā)現(xiàn)的混合相云中同等的條件。CFDC包含兩個表面覆蓋有冰層的銅質圓筒,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散速率不同,在兩層圓筒之間形成冰面過飽和區(qū)域,并隨溫度梯度大小而變化。進入此區(qū)域的氣溶膠,或被直接活化為冰晶(凝華過程),或被活化為過冷水滴再結冰(凝結/冷凍過程)。在過飽和區(qū)域形成的粒子經(jīng)過蒸發(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入光學計數(shù)器檢測。
CFDC測量云室的結構示意圖。左圖為同軸的兩個圓筒,藍色為溫度較低的內層,表面附著冰層;紅色為溫度相對較高的外層。右圖表示液滴和冰晶經(jīng)過云室不同區(qū)域的增長過程。只有長大的冰晶和小粒徑的氣溶膠能夠到達光學計數(shù)器。
參考文獻
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