Aerosol-Massenspektrometer zur Charakterisierung von Aerosolen an der Ambient Aerosol Test Facility

Eine der Anwendungen der Ambient Aerosol Test Facility (AATF) am U.S. Naval Research Laboratory besteht darin, als Prüfstand für die Entwicklung chemischer Aerosolsensoren zu fungieren. Die Anlage entnimmt Außenluft, mit oder ohne HEPA-Filterung, und führt dann Aerosole auf verschiedene Weise innerhalb eines 30 cm Durchmesser, 14 m langen Windkanals mit Strömungsgeschwindigkeiten von 2 bis 20 m/s ein. Der erzeugte turbulente Fluss sorgt für eine gleichmäßige Verteilung von wenigen Prozent über 90% des Durchmessers des Rohres zu den Probenahmeöffnungen in einem 3 m langen Testabschnitt am Ende. Der Testabschnitt ermöglicht Probenahme und Analyse durch verschiedene Sensoren zur Bestimmung der Aerosolgröße, -konzentration und -chemie. Für das aktuelle Programm von Interesse erzeugen wir Simulant-Aerosole, die verschiedene Klassen von interessierenden Chemikalien repräsentieren. Eine Reihe von Referenzinstrumenten zur Charakterisierung des Aerosols nach Größe, Anzahl und Zusammensetzung ist geplant. Handelsübliche Partikelgrößenmesser und -zähler, ein Gasanalysator und ein Aerosol-Massenspektrometer sind Teil der Suite von Referenzinstrumenten. Wir verwenden ein hochauflösendes Zeitflug-Aerosol-Massenspektrometer (HR-ToF-AMS) von Aerodyne, Inc., das mit einer Aerosol-Fokuslinse konfiguriert ist, um Partikel zwischen 50 nm und 3,5 μm Durchmesser zu übertragen, und bietet Informationen zu Größe, Massenbeladung und chemischer Zusammensetzung. Ein Kalibriersystem bestehend aus einem Scanning Mobility Particle Sizer und einem wasserbasierten Kondensationspartikelzähler wird verwendet, um den Betrieb des AMS-Instruments zu validieren. Wir beschreiben das AMS-Instrument und dessen Verwendung an der AATF zur Bewertung anderer Instrumente.