單顆粒氣溶膠飛行時間質譜儀(ATOFMS)可瞬間監(jiān)測到放射性元素
2011-03-16
據(jù)《東方早報》報道，在復旦大學環(huán)境與科學工程系有一臺監(jiān)測儀器，學名“單顆粒氣溶膠飛行時間質譜儀（ATOFMS）”，通過它，可以迅速并即時地分析出放射性元素的情況，對于因核泄漏而產生的放射污染物能做到實時監(jiān)測。這種國際一流水平的先進儀器目前全國只有3臺，一臺在上海。
據(jù)大氣環(huán)境專家、復旦大學環(huán)境與科學工程系常務副主任陳建民教授介紹，這臺儀器約在2006年由復旦大學從美國引進，對于重金屬的監(jiān)測靈敏度相當高，從日本地震發(fā)生到現(xiàn)在，該儀器24小時監(jiān)控，沒有監(jiān)測到放射性元素的異常數(shù)據(jù)，所有的數(shù)據(jù)都和地震前一樣正常，說明目前上海還沒有受到放射物污染，市民不必擔憂和恐慌。
復旦大學環(huán)境與科學工程系講師陳宏負責氣溶膠質譜儀的日常運行管理工作和監(jiān)測，他表示，和一些大功率的采樣儀需要收集很多的顆粒才能進行監(jiān)測不同，氣溶膠質譜儀哪怕只有一顆顆粒也能監(jiān)測，而且一分鐘可以監(jiān)測20個顆粒，核泄漏產生的放射性金屬元素瞬間就能監(jiān)測出來。
據(jù)陳宏介紹，大氣氣溶膠是由分散在空氣中的顆粒組成，這些顆粒的粒徑與化學組分有著很大的差異，傳統(tǒng)的氣溶膠采樣方法是將氣溶膠顆粒收集在濾膜上，因此所得到的化學組分是所有顆粒的平均結果。然而，獲取單顆粒的信息對于研究氣溶膠至關重要，單顆粒的粒徑與化學組分往往可以用來分析這個顆粒的來源以及它在大氣中的演化。
ATOFMS就是為滿足這種需要而開發(fā)出來的。ATOFMS可以同時在線監(jiān)測氣溶膠單顆粒的空氣動力學直徑和化學組分。它由三部分組成：顆粒采樣區(qū)；顆粒粒徑監(jiān)測區(qū)；飛行時間質譜區(qū)（質譜分析部分）。
ATOFMS監(jiān)測顆粒化學組分的過程為：當顆粒經(jīng)過兩束532nm激光時，顆粒速度可以被計算出，從而獲得顆粒進入飛行時間質譜管的時刻。在顆粒到達飛行時間質譜管，一束強紫外激光（266nm）發(fā)射并擊中顆粒，激光的能量被顆粒吸收，顆粒的化學成分蒸發(fā)并形成離子（如NaCl形成Na+和Cl-）。然后離子的質荷比以及離子的數(shù)量可以被飛行時間質譜監(jiān)測。
據(jù)了解，ATOFMS的采樣地點位于上海市市區(qū)的復旦大學環(huán)境科學系。這個地點鄰近居住區(qū)和城市主干道，可以代表典型的城市環(huán)境。大氣顆粒通過一根4m長的銅管（管徑為1cm）進入ATOFMS。一個空氣泵（流量約為10l/min）連接在銅管的底端，以減少氣體在銅管內的停留時間。銅管的入口大約距離地面5m。
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