Inertiaan perustuvat menetelmät
Mitä suurempi on hiukkasen massa, sitä hitaammin hiukkasen liike reagoi ilmavirran muutoksiin. Tätä sanotaan hiukkasten inertiaksi, ja ilmiötä voidaan hyödyntää hiukkasten keräämiseen ja niiden koon mittaamiseen. Inertiaa hydyntäviä mittalaitteita ovat esimerkiksi syklonit, impaktorit ja lentoaika-laitteistot.
Impaktori (kuvat 1 ja 2) on hiukkaskeräin, jossa ilmavirtauksen liikesuunta muuttuu jyrkästi keräyslevyn yläpuolella. Tällöin rajakokoa suuremmat hiukkaset eivät ehdi kääntyä virtauksen mukana vaan törmäävät (impaktoituvat) keräysalustaan. Impaktori siis jakaa hiukkaset kahteen osaan niiden aerodynaamiseen koon perusteella. Keräysasteita voidaan asettaa useampi peräjälkeen (kaskadi-impaktori), jolloin saadaan tietoa kokojakaumasta. Impaktorin keräyslevy voi olla öljytty hiukkasten kimpoamisen estämiseksi. Vaihtoehtoisesti keräyslevyn tilalla on aukko, johon suuremmat hiukkaset seuraavat pientä sivuvirtausta (virtuaali-impaktori). Impaktorin leikkausraja riippuu sen dimensioista ja virtausnopeudesta. Pienin mahdollinen leikkausraja on noin 200-300 nm, alipaineimpaktoreissa jopa 50 nm. Tavallisesti impaktorin keräyslevyt vaihdetaan muutaman tunnin tai päivän välein ja punnitaan, jolloin saadaan selville hiukkasten massapitoisuus. Levyt voidaan lisäksi viedä kemialliseen analyysiin. Impaktorista saadaan reaaliaikainen, jos keräyslevylle saapuvia hiukkasia lasketaan esimerkiksi pietso-sähköisen kiteen tai elektrometrien avulla. Impaktoria voidaan käyttää myös esierottimena mittalaitteen edessä poistamaan aerosolista mittausaluetta suuremmat hiukkaset.
Lentoaika-laitteistoa (time-of-flight) käytetään karkeiden hiukkasten lukumääräkokojakauman mittaamiseen. Laitteistoon saapuvat hiukkaset ohjataan kiihtyvään ilmavirtaukseen, jonka jälkeen hiukkaset havaitaan optisesti kahdessa pisteessä. Suuret hiukkaset (> 0,3 µm) eivät pysy kiihtyvän ilmavirtauksen tahdissa, jolloin havaintojen välinen aikaero riippuu hiukkasen aerodynaamisesta koosta. Esimerkki lentoaikaan perustuvasta laitteistosta on aerodynaaminen kokoluokittelija (APS, Aerodynamic Particle Sizer).
Kuva 1. Impaktori (Kuvaaja: K. Lehtipalo)
Kuva 2. Impaktori purettuna osiinsa. Kullekin keräyslevylle tarttuu eri kokoisia hiukkasia. (Kuvaaja: K. Lehtipalo)
