Новый метод анализа частиц открывает путь для более эффективного контроля загрязнения воздуха

Новый метод для непрерывного контроля размеров и оптических свойств отдельных частиц может предложить лучший способ для мониторинга загрязнения воздуха. Это особенно перспективно для анализа тонкодисперсных частиц размером менее 2,5 мкм (РМ2.5), которая может проникать глубоко в легкие и вызвать проблемы со здоровьем.

«Загрязнение воздуха стало важной проблемой во многих странах», — сказал лидер исследовательской команды Shangran Се из группы профессора Филиппа Рассел в Институте Макса Планка по науке свет в Германии. «С нашей установки является очень простым и компактным, оно должно быть возможным, чтобы превратить его в настольный прибор для постоянного мониторинга ВДВ РМ2.5 в городской местности и промышленных объектов.»

В оптическое общество (OSA) журнал оптика Экспресс, исследователи описывают, как они использовали оптические силы для автоматического захвата частиц в воздух и вывести их в полые волокна сердечника для анализа. Этот подход преодолевает ограничения существующих методов, предлагая высокую воспроизводимость, результаты в режиме реального времени и неограниченное устройство жизни.

«Самая уникальная особенность нашей методики заключается в том, что она может сосчитать количество частиц-это связано с уровнем загрязнения — одновременно предоставляя подробную информацию в реальном времени от гранулометрического и химического диспергирования», — сказал Се. «Эта дополнительная информация может быть полезной для быстрого и непрерывного мониторинга загрязнения окружающей среды в чувствительных областях, например.»

Улавливания частиц с легкими

Для нового подхода анализа частиц в ловушке внутри лазерного луча с помощью оптической силы и летит вперед за счет радиационного давления. Отлов силы достаточно сильны, чтобы преодолеть гравитационные силы действуют на очень малых частиц, таких как РМ2.5 и автоматически выравнивает частиц в полых фотонно кристаллических волокнах. Эти специальные волокна имеют центральное ядро, которое является полым и в окружении стекла микроструктуры, которая ограничивает свет внутри волокна.

После выравнивания, лазерный луч разгоняет частицы в волокна, вызывая лазерный свет внутри волокна, чтобы рассеять и createe заметное снижение передачи волокна. Исследователи разработали новый алгоритм обработки сигналов для извлечения полезной информации из частиц-рассеяние данных в реальном времени. После обнаружения частицы просто выбрасывает из волокна без ущерба для устройства.

«Передача сигнала от волокна также позволяет нам измерять время пролета, который к тому времени частица занимает дорога сквозь волокна», — сказал Абинав шарму, докторант работе над этим проектом. «Падение передачи волокна вместе с времяпролетной информации позволяют однозначно вычислить размер частиц и показатель преломления. Показатель преломления может помочь в выявлении материальной частицы, поскольку это оптическое свойство уже известно, для наиболее распространенных загрязнителей».

Точность измерений

Исследователи проверили свою технику, используя полистирола и частиц кремнезема различных размеров. Они обнаружили, что система может точно отдельные типы частиц и может измерить 0.99 мкм частиц силикагеля с разрешения как малые как 18 нанометров.

Исследователи планируют проверить способность системы анализа частиц, которые обычно присутствуют в атмосфере. Они также хотят продемонстрировать возможности техники для проведения измерений в жидкости, которые будут полезны для мониторинга загрязнения воды. Они подали патент на эту технику и планируем продолжать разрабатывать прототип устройства, такие как те, которые могут быть использованы для мониторинга загрязнения воздуха за пределами лаборатории.

сделать разницу: спонсорские возможности