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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