Sähköisesti varautuneita hiukkasia eli ioneja voidaan helposti havaita niiden kuljettaman sähkövarauksen perusteella ja niiden liikettä voidaan ohjata sähkökentän avulla. Sähköiset mittausmenetelmät ovat käyttökelpoisia möys ultrapienille hiukkasille, jotka ovat liian pieniä havaittavaksi optisesti tai inertian perusteella. Jos halutaan tutkia koko hiukkaspopulaatiota, täytyy aerosoli kuitenkin ensin varata/neutraloida tunnetun varausjakauman aikaansaamiseksi.

Ionispektrometreillä mitataan ilmakehän luontaisesti varautuneiden hiukkasten kokojakaumaa. Yleensä hiukkaset kokojaottellaan jänniteen avulla eri elektrodeille, jossa niiden pitoisuus havaitaan sähkövirtana. Ionispektrometreillä voidaan mitata jopa alle nanometrin kokoisia varattuja hiukkasia.

Sähköistä liikkuvuusanalysaattoria (DMA, Differential Mobility Analyser; kuva 1) käytetään erottamaan hiukkasten kokojakaumasta kapea lähes monodispersi kaistale. Tällaista yhdenkokoisista hiukkasista koostuvaa aerosolia tarvitaan esimerkiksi laitteistojen kalibrointiin. DMA rakentuu yleensä kahdesta sisäkkäisestä metallisylinteristä, jonka välissä on sähkökenttä. Sylinterien väliin johdetut hiukkaset joutuvat sähkökentässä kaarevaan liikkeeseen, jolloin tietyllä jännitteellä vain tietyn kokoiset hiukkaset pääsevät sisäsylinterin kapeasta raosta näytevirtaukseen. Hiukkasten läpäisytehokkuus ja valitun kokojakauman leveys (eli DMA:n läpäisyfunktio) riippuu analysaattorin geometriasta, virtaussuhteista ja hiukkasten koosta. Pienemmillä (alle 10 nm) hiukkasilla diffuusio aiheuttaa kokojakauman levenemistä. Liikkuvuusanalysaattoreita on olemassa useita eri malleja, jotka on optimoitu eri kokoluokille, yleisesti DMA:n mittausalue on noin nanometristä mikrometriin. Liittämällä kaksi DMA:ta peräkkäin voidaan tutkia prosesseja, jotka muuttavat hiukkasten kokoa, kuten haihtumista tai tiivistymistä.

Sähköinen kokoluokittelija (DMPS/SMPS, Differential/Scanning Mobility Particle Sizer) saadaan, kun liikkuuvuusanalysaattoriin yhdistetään varaaja ja kondensaatiohiukkaslaskuri. Laitteiston toimintaperiaatteena on siis ensin saavuttaa tasapainovarausjakauma, jonka jälkeen hiukkasten lukumääräpitoisuus lasketaan kokoluokittain DMA:n jänitettä muuttamalla. Jännitteen muutos voidaan tehdä portaittain tai liukuvasti riippuen halutusta aikaresoluutiosta. Sähköistä kokoluokittelijaa käytetään yleisesti pienhiukkasten lukumääräkokojakauman mittaamiseen kokovälillä 3-1000 nm. Käyttämällä hiukkasten laskemiseen kondensaatiohiukkaslaskuria elektrodien sijaan saadaan tarkempi tulos erityisesti alhaisilla hiukkaspitoisuuksilla.

Kuva 1. Sähköinen liikkuvuusanalysaattori eli DMA. (Kuvaaja: K. Lehtipalo)

Facebook

Del.icio.us

Digg

Reddit

Stumble

Myspace