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儀器概述

高分辨率飛行時間氣溶膠質(zhì)譜儀（HToF-AMS）是新版的設(shè)計，質(zhì)譜儀升級為正鉅陣飛行時間質(zhì)譜儀。通過熱力氣化和 70eV 的離化電極電子碰撞電離，該儀器能快速、實時、定量地分析和測量粒徑介于0.04-1.0微米的非高熔點（200-900^oC）氣溶膠的化學(xué)組成和飛行動力學(xué)等效直徑。

圖1. 所測量化學(xué)成分質(zhì)量濃度的粒徑分布，A.Middlebrook等，2012。

ANMF = Ammonium Nitrate Mass Fraction

而且，該儀器也可用于基于高分辨率質(zhì)譜的元素分析（碳氧比例）研究。

圖2. 測量各組分離子的質(zhì)譜圖。P. DeCarlo等. 2006

由于該儀器采用熱氣化分解，所以其僅能分析氣溶膠中非難熔物質(zhì)，如硝酸鹽、硫酸鹽、銨鹽、有機物及非海鹽類氯化物；而不能測量難熔性氣溶膠物質(zhì)，如黑碳、海鹽及揚塵類氣溶膠。若需要測量難熔性氣溶膠物質(zhì)請查看黑碳氣溶膠質(zhì)譜儀。

儀器實物

應(yīng)用范圍

測量環(huán)境大氣中氣溶膠的質(zhì)量和粒徑分布
描述燃燒源中排放物的特性；在測量排放物中CO2的同時直接確定OC的含量。
測量氣溶膠硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽等的渦度相關(guān)通量和沒有降水過程時有機物的沉降通量。
在經(jīng)濟的移動平臺上 (如搬運車、小型飛機)測量微小氣溶膠的高時間分辨率的變化特性。
實驗室里診斷氣溶膠的物理和化學(xué)特性。

技術(shù)指標(biāo)

檢出限 (1分鐘積分, 3σ ) ：	V-模	W-模
(有機物)	29 (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
氣溶膠粒徑范圍：	40nm - 1μm （空氣動力學(xué)粒徑）
時間分辨率：	可調(diào)數(shù)據(jù)報告間隔，通常選用1-5分鐘
	每秒高達100個質(zhì)譜
	每秒高達150個空氣動力學(xué)粒徑譜
采樣流量：	0.085 lpm (體積流速)
操作壓力：	環(huán)境壓力
軟件：	常規(guī)數(shù)據(jù)采集和分析，可用PMF模型解析有機物部分
尺寸/重量：	104.14 cm x 83.82 cm x 134.62 cm, 175 kg
電源/能耗：	220 VAC/50Hz; 600 W

質(zhì)譜結(jié)構(gòu)

圖1. 高分辨飛行質(zhì)譜儀結(jié)構(gòu)

可選部件：

氣溶膠光散射檢測模塊：光散射檢測模塊提供粒徑 >200nm 粒子的相關(guān)參數(shù)，如粒子密度和氣溶膠粒子混合狀態(tài)（內(nèi)混/外混）。此模塊可以安裝于四極桿氣溶膠質(zhì)譜儀和飛行時間氣溶膠質(zhì)譜儀；當(dāng)與飛行時間氣溶膠質(zhì)譜儀結(jié)合使用時，可以真正測量到單個氣溶膠的質(zhì)譜。
黑碳檢測模塊：黑碳檢測模塊由本公司與粒子測量公司（Droplet Measurement Technologies）聯(lián)合開發(fā)。模塊采用連續(xù)工作的1064nm 內(nèi)腔激光器。含有黑碳的粒子（或者其它可吸收物質(zhì)）會在 AMS 的離子化室內(nèi)汽化。除了標(biāo)準(zhǔn)AMS 所測量的組分外，還可以檢測碳簇（包括富勒烯）。此模塊兼容所有型號的 AMS，即為SP-AMS。
負(fù)離子測量模塊（飛行時間質(zhì)譜）：負(fù)離子檢測模塊選擇性地檢測穩(wěn)定的負(fù)離子，如硫酸鹽、硝酸鹽、羧酸等。靈敏度相比電子碰撞電離低1000。此模塊通過控制軟件可與標(biāo)準(zhǔn)的電子撞擊電離模塊交互使用，并可用于其它產(chǎn)生負(fù)離子的電離系統(tǒng)。此模塊只兼容ToF 質(zhì)譜系統(tǒng)。
以上部件可以安裝在現(xiàn)有的氣溶膠質(zhì)譜儀上，但總體目標(biāo)是增強粒徑、化學(xué)組成和氣溶膠粒子密度的快速實時測量能力。

熱力熔蝕系統(tǒng)(TDS)：熱力熔蝕系統(tǒng)可以輔助檢測揮發(fā)性有機氣溶膠。熱力熔蝕系統(tǒng)只對氣溶膠樣品進行前處理，可用于所有型號的AMS 自動采樣系統(tǒng)和其它氣溶膠采樣系統(tǒng)。該部件可以獨立運行，與其它測量儀器聯(lián)用。
二次顆粒物氧化生成反應(yīng)器(PAM)：二次顆粒物氧化生成反應(yīng)器通過準(zhǔn)確控制溫度、相對濕度、氧化劑濃度與相互比例等參數(shù)，在反應(yīng)腔內(nèi)產(chǎn)生一個已知的高氧化環(huán)境，能夠以分鐘為時間分辨率模擬大氣環(huán)境中氣體前體物生成的氧化過程。該設(shè)備還能夠與許多氣溶膠觀測設(shè)備搭配使用，是一次氣溶膠非均相氧化研究與二次氣溶膠生成研究的重要工具。

參考文獻

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