便携式全谱粒径谱仪

研究背景气溶胶对人体健康、气候变化及空气质量都有显著的影响，一个关键影响因素是其粒径。在进行相关研究时，需要以高时空分辨率的气溶胶粒径分布数据为基础，这些数据需要通过组建高密度的监测网络获取。扫描电迁移率粒径谱仪 (SMPS) 是一种常用的粒径分布测量仪器，通过对气溶胶进行荷电、筛分、计数来获得粒径分布。其结果准确，但是价格昂贵、尺寸较大，不适用于高密度的组网监测。已有仪器公司开发出了商业化的便携式 SMPS，但在提升了便携性的同时也牺牲了其结果的准确度。这种便携式 SMPS 的不确定度通常来源于使用单极荷电器对气溶胶进行荷电，这种荷电器因其尺寸小、荷电效率高而在便携式 SMPS 中常用，但也同时有荷电分布不稳定的缺点，而荷电分布正是获得准确粒径分布的重要参数。近日，清华大学蒋靖坤教授研究组展示了一种能够降低荷电过程带来的不确定度的新测量方法，包括使用大气天然离子对气溶胶的荷电和同时测量带正电和带负电的气溶胶粒径分布，将新方法应用于一台商用的便携式SMPS 以减少单极荷电器带来的不确定度。通过使用这种新的测量方法，研究组提高了便携式 SMPS 的性能，同时进一步减小了其尺寸，使其更适合于建立大气网格化监测设施。该文章题为 “Improving the performance of portable aerosol size spectrometers for building dense monitoring networks” (《研发适用于大气网格化监测的便携式气溶胶粒径谱仪》)，发表在期刊 Environmental Science: Atmospheres 上。论文详情本工作中，研究人员通过对一台商业化的便携式 SMPS 进行改造，实现了新方法的应用。该台便携式 SMPS 原本通过单极人工荷电器调节气溶胶的荷电分布，并测量带正电的气溶胶粒径分布，结合荷电分布反演得到全部气溶胶（带正电+带负电+不带电）的粒径分布，这也是大多数 SMPS 的常用方法。而大气中有天然离子在调节着气溶胶的荷电分布，即使不使用人工荷电器，同时测量带正电和带负电的气溶胶粒径分布就可以获知这一荷电分布，并用于数据反演，这一新方法已被应用于 SMPS 上并证明了可靠性。在本工作中，通过去掉便携式 SMPS 上单极荷电器进而使用天然大气离子荷电，并将原本的单极高压电源替换为双极高压电源，使新方法可以被应用于这台仪器。为了检验改造后的仪器性能，研究人员使用了大气气溶胶和室内气溶胶进行测试，并将改进前后的粒径谱仪测量结果与一套参考粒径谱仪的测量结果进行了比较。比较的指标包括分粒径段数浓度、几何平均粒径、几何标准偏差等刻画粒径分布的重要参数，改进后的仪器与参考仪器具有更好的一致性。图 1. 改造前后便携式 SMPS 与参考 SMPS 不同参数的对比，(a) 改造后, (b) 改造前总结展望在选择应用于高密度组网监测的粒径分布测量仪器时，一大挑战是在测量结果的准确性与仪器的便携性和易于维护之间找到一定平衡。现有的商用便携式 SMPS 具有很大的应用潜力，它们已经成功地将尺寸缩小到合理的范围，但是其常用的单极荷电器对测量结果造成了较大不确定性。在本工作中，研究人员展示了新测量方法在便携式 SMPS 中的应用，通过利用天然大气离子荷电和测量两个极性的带电气溶胶，改造后的仪器更紧凑，也可以获得更准确的结果。新方法的应用使便携式 SMPS 更接近于建立密集监测网络的理想仪器，未来也可以被应用于职业暴露监测、机载测量等应用场景。论文信息Improving the performance of portable aerosol size spectrometers for building dense monitoring networksYiran Li, Jiming Hao and Jingkun Jiang*Environ. Sci.: Atmos., 2023https://doi.org/10.1039/D2EA00163B 作者介绍李怡然 清华大学博士研究生第一作者，博士研究生，指导教师为郝吉明院士和蒋靖坤教授，主要研究方向为双极气溶胶电迁移率粒径谱仪研发与应用。郝吉明 清华大学教授合作作者，清华大学环境学院教授，中国工程院院士、美国工程院外籍院士。主要研究领域为能源与环境、大气污染控制工程。主持全国酸沉降控制规划与对策研究，为确定我国酸雨防治对策起到了主导作用。建立了城市机动车污染控制规划方法，推动我国机动车污染控制的进程。深入开展大气复合污染特征、成因及控制策略研究，发展了特大城市空气质量改善的理论与技术方法，推动我国区域性大气复合污染的联防联控。蒋靖坤 清华大学教授通讯作者，清华大学环境学院教授，清华大学科研院副院长、环境学院副院长和环境模拟与污染控制国家重点联合实验室副主任。从事气溶胶测量和颗粒物成因研究。承担了国家重点研发计划、基金委重大项目、国家重大科研仪器设备研制专项等任务。发表 SCI 论文 180 余篇，授权发明专利 10 余项。入选教育部长江学者特聘教授，获国际气溶胶领域 Smoluchowski Award 和亚洲青年气溶胶科学家奖。任 Aerosol Science and Technology 副主编和 ES&T Letters 编委。

手持便携式光谱仪可广泛用于合金检测、矿石检测、重金属现场分析等多方面。那问题来了，如何才能保证我们拿到手持便携式光谱仪后在现场正常操作，相比于在实验室，我们需要在使用之前先对其进行一个全面仔细的检查。 我们可以先做好以下5点： 1.检查仪器的稳定性 不管是什么光谱仪，重要的就是稳定性，ICP光谱仪每次分析前都要进行标样校正，以保证检测的稳定性，这样测量的结果一般和真实数据差别不大，同类样品在每次分析之后，结过是否是一致的，测量结果不能忽高忽低，这样就是仪器有问题了。 2.评定分析的速度 一般手持便携式光谱仪有两种型号，一种是全谱，另外一种是扫描型，全谱一般一分钟72个元素测量。扫描型相对来说速度会慢一点。如今，除了特殊行业在使用扫描型，其他基本都是使用全谱，相比全谱型，扫描型仪器在技术上稍显落后。 3.检查仪器的波长范围 看波长范围是否能覆盖你所要检测所有元素的谱线范围，如果能的话，那么就是没有问题的。 4.了解厂家售后服务 在准备购买光谱仪之前，也要注意其售后服务，没有永远不坏的仪器。我们需要考虑售后服务是否及时有效，一旦仪器出现问题，可直接进行返厂维修，保证日常使用，所以售后服务是非常重要的。 5.检查仪器窗口膜及电池状态 窗口膜的作用是防止在检测时，杂质飞灰进检测室，所以要保证窗口膜的完整性。电池状态不言而喻，保证在户外的正常检测。 以上就是为大家带来的关于手持便携式光谱仪如何正常使用的内容。SciAps手持便携式光谱仪检测合金

前段时间，一项发表在环境科学领域权威期刊《环境国际》上的研究披露，科学家首次在人类血液中发现微塑料，进一步引发了微塑料对人体健康长期影响的担忧。我国高度重视微塑料对环境、人体影响的监测工作，越来越多研究机构已经开始布局微塑料研究。图片来自网络微塑料是指粒径小于5 mm的塑料颗粒，往往难以肉眼分辨，而拉曼光谱作为一种分子指纹光谱技术，结合显微成像，能够在微塑料的成分定性和颗粒统计中发挥重要作用，并且无惧水分干扰、无需复杂前处理。RS2000便携式拉曼与显微镜联用鉴知RS2000便携式拉曼系统可以与高性能光学显微镜联用，实现微米级塑料颗粒的表征和鉴别，根据样品的不同，还可选配不同波长的激光光源。RS2000具有以下优势： 1. 光学性能佳，分辨率优于6 cm-1，光谱范围覆盖200-3200 cm-1，采用深度制冷探测器，信噪比（SNR）超过7000，轻松进行微塑料的成分分析 2. 高分辨光学显微镜，可以进行微米级塑料颗粒的表征分析，并能够获取微塑料的二维图像信息 3. 方便移动，可以快速搭建分析平台，支持现场分析检测任务 4. 功能多样，既可以与显微镜连接使用，也可以通过探头直接检测不可移动的样品 5. 可靠性强，能够在复杂环境条件下使用常见塑料的拉曼光谱鉴知技术作为一家的光谱分析技术供应商，可以为研究人员提供定制化拉曼光谱检测配件和专业的技术指导，满足微塑料样品的现场快速检测需求。此外还提供各类光纤光谱仪，为科学研究提供更灵活的检测工具，详情可后台咨询。 鉴知技术可为用户提供不同配置的光谱仪