ECOMESURE CONCENTRATION ET GRANULOMETRIE D UN AEROSOL FIN ET ULTRA FIN SMPS + C ECOMESURE

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Céline Léger
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3 DMA pour une granulométrie entre 0,005 et 1,1 µm sur 256 canaux Pilotage à distance via un modem ECOMESURE 3, rue du

1 ECOMESURE CONCENTRATION ET GRANULOMETRIE D UN AEROSOL FIN ET ULTRA FIN SMPS + C CPC en temps réel pour la mesure de particules entre 0,004 et 3 µm Système portable, fonctionnement sur batterie Mesure de concentration jusqu à 10 7 part/cm 3 DMA pour une granulométrie entre 0,005 et 1,1 µm sur 256 canaux Pilotage à distance via un modem ECOMESURE 3, rue du Grand Cèdre JANVRY Tél. : (+33) Fax : (+33) info@ecomesure.com -

2 Principe de fonctionnement d un CPC Notre gamme de compteurs de noyaux de condensation (CPC) consiste en des analyseurs capables de détecter en continu et en temps réel des particules de 3 à 3000 namomètres de diamètre. Ces compteurs peuvent mesurer des concentrations jusqu à 10 7 part/l et même part/l. Tous nos modèles sont compacts, portables et répondent rapidement à un changement de concentration. Trois modèles différents sont disponibles : Le 5401 pour les applications salles propres Le 5402 pour les applications environnementales Le 5403 pour des mesures à haute concentration Ces compteurs peuvent fonctionner à 2 débits d échantillonnages différents : 0,3 ou 1,5 l/min. Une fois l unité activée, l aérosol ambiant passe à travers un étage d impaction optionnel, puis l échantillon entre dans le saturateur chauffé à 35 C où il est exposé à une vapeur de butanol. Le flux de particules et de vapeur passe ensuite à travers le condenseur à 10 C, où la vapeur de butanol condense sur toutes les particules (voir figure 1). Ce phénomène augmente la taille initiale des particules. Ces gouttelettes de tailles plus importantes traversent ensuite un faisceau laser et chaque gouttelette diffuse de la lumière. Ces pics d intensité de lumière diffusée sont comptées en continu et exprimées en particules/cm 3 chaque seconde sur un écran LCD. Ces informations sont ensuite enregistrées et transmises via un port série RS 232 à un système d acquisition des données externes. Figure 1 Nos compteurs de noyaux de condensation (CPC) et classificateurs(dma) ont les caractéristiques suivantes : L air de rejet est filtré par un absorbeur. Ainsi, les particules et les vapeurs d alcool sont fortement réduites (voir figure 1). Le réservoir de butanol est intégré dans le CPC évitant les problèmes de manipulations. Le réservoir dispose d un indicateur de niveau de remplissage et un capteur interne prévient une utilisation sans alcool. Nos CPC sont portables, compacts et peuvent fonctionner sur batterie (voir figure 2). Nos CPC n ont pas besoin d être reliés en permanence à un PC. Les données sont stockées sur une carte mémoire. Le transfert des données peut être fait ultérieurement sur le PC via le port RS 232. Ceci est aussi vrai pour l utilisation du système complet SMPS+C. Un système unique de drainage de l humidité condensée permet une utilisation prolongée même dans un environnement extérieur humide. Ce système empêche l eau contenue dans le prélèvement d aérosols de venir polluer la vapeur de butanol et donc de fausser la mesure finale. Trois entrées analogiques permettent de connecter jusqu à trois capteurs externes au CPC (sonde de température, hygrométrie ou vitesse du vent). Ces données sont lues et enregistrées par le logiciel du CPC.

Tous nos modèles sont compacts, portables et répondent rapidement à un changement de concentration.

3 Une fonction «auto-start» qui permet une préselection de 30 différentes dates / heures définissant un «Start» et «Stop» de la mesure. Dans ce mode, le système débutera et s arrêtera automatiquement et enregistrera les données sur la carte mémoire du CPC ou sur un PC connecté. Le CPC, ou même le système SMPS+C, peuvent être pilotés à distance via un téléphone portable ou fixe. Il suffit pour cela d insérer une carte modem dans le CPC et de raccorder le CPC à une ligne téléphonique. Tous nos châssis de CPC ainsi que le DMA complet sont fabriqués en acier inoxydable afin de garantir une meilleure stabilité chimique, une durée de vie plus longue et une manipulation aisée. Les classificateurs (DMA) peuvent être connectés directement aux CPC (modèles 5402 et 5403) afin d obtenir un SMPS+C complet (voir figure 3). Figure 2 Figure 3

Le CPC, ou même le système SMPS+C, peuvent être pilotés à distance via un téléphone portable ou fixe.

4 Spécifications techniques CPC D 50 minimum 4,5 4,5 4,5 D max en nm Concentration max (particules/cm 3 ) Concentration min 0,001 0,001 0,001 (particules/cm 3 ) Mode comptage (particules/cm 3 ) Sensibilité 0 particules pour toutes les unités Coïncidence Tous modèles < 2% à 10 4 particules/cm 3 Temps de réponse haut 1 sec. 1 sec. 1 sec. Temps de réponse bas < 4 sec. < 4 sec. < 4 sec. Affichage Ecran LCD lumineux Heure, date, lieu Intégré Démarrage automatique Logiciel PC Classificateur (DMA) Non Oui Oui DMA «Sheet Air» Non Pompe incluse Alarme Valeur à sélectionner par taille avec le logiciel Débit d échantillonnage Toutes les unités peuvent fonctionner à 0,3 ou 1,5 l/min Débit de «Sheet Air» Ce débit est fixé et maintenu à 3 l/min Contrôle du débit interne Capteurs de pression différentielle intégrés Pompe interne Oui Oui Oui Pompe interne pour DMA Non Oui Oui Réservoir de butanol Réservoir de ½ l intégré Remplissage automatique en butanol Raccord rapide sur toutes les unités Niveau de butanol Fenêtre de visualisation du niveau de butanol Contrôle du niveau dans le saturateur Avec un capteur intégré Température d utilisation 10 C à 30 C Humidité 0 à 95% HR Drainage de l eau Micro-pompe intégrée Batterie interne Non Non Oui Chargeur batterie Non Non Interne Transfert de chaleur Système Pelletier intégré Carte mémoire intégrée 1 Mo, carte optionnelle, 64 Mo disponibles Communication RS-232 Carte tel /modem Option 56 K modem ou accès par carte téléphone GSM Autres ports PCMCIA possible Connexion BNC 3 entrées analogiques 0-10 Volts Alimentation 220 V / 50 Hz Poids 7,2 kg 8,9 kg 11,5 kg

10 4 2.10 4 Sensibilité 0 particules pour toutes les unités Coïncidence Tous modèles < 2% à 10 4 particules/cm 3 Temps de réponse haut 1 sec. 1 sec. 1 sec. Temps de réponse bas < 4 sec.

5 TSI Grimm TSI TSI Comparaison de l efficacité de comptage de différents CPC TSI 3025 (Kesten 1991) d 50 = 2.6 nm Grimm d 50 = 4.5 nm TSI 3022 (Ankilov 2002) d 50 = 6.6 nm TSI 3010 (Ankilov 2002) d 50 = 10.0 nm Systèmes évolutifs L utilisation de deux compteurs en tandem est possible avec le logiciel 32 bit. Démarrage et arrêt sont synchronisés, les résultats sont vus sur le même écran en même temps. La combinaison de nos CPC et de notre spectromètre laser 15 canaux est possible avec un même logiciel afin de mesurer la concentration et la taille de particules entre 0,003 µm et 20 µm. Classificateur électrostatique (DMA) L effet sur l aérosol de l association d un DMA et d un CPC pour obtenir un SMPS+C est : 1- Imposer un pré-impacteur sélectif 2- Neutraliser correctement l aérosol 3- Classifier l aérosol par taille dans le DMA 4- Compter finalement les particules par classes de tailles Principe du classificateur électrostatique (DMA) L échantillon d aérosol prélevé à travers un impacteur passe tout d abord par un neutraliseur afin d obtenir un état de charge moyen nul et une distribution de charges de l aérosol connue. L aérosol pénètre ensuite dans le DMA, un débit d air propre (sheath air) est ajouté afin d assurer un flux laminaire et de protéger l électrode sélective centrale. L état de charge de chaque particule étant connu et dépendant directement de sa taille, on connaît donc la mobilité électrique de chaque particule qui dépend notamment de sa charge et de son diamètre.

Démarrage et arrêt sont synchronisés, les résultats sont vus sur le même écran en même temps.

6 L électrode centrale balaie dans le temps une gamme de tension électrique. A chaque valeur de tension correspond une certaine mobilité électrique de particules et donc un certain diamètre. On peut donc prélever par un orifice calibré une taille de particules unique correspondant à une tension donnée de l électrode centrale. Il ne reste plus qu à mesurer la concentration de particules d une même taille avec un CPC. Spécifications techniques DMA Modèle : DMA universel Gamme en nm sur le même DMA : et Nombre de canaux : jusqu à 255 Vitesse de balayage minimum : 90 sec. Particules : solides et liquide non volatiles Concentration max : 10 7 particules / cm 3 Débit d échantillonnage : 0,3 l/min Débit «sheath air» : 3 l/min Alimentation «sheath air» : directement du CPC Impacteur d entrée : buse standard intégrée Buses : 5 différentes tailles de buses sont disponibles Fonctionne par système bipolaire DBD DMA : Tout en acier inoxydable Diamètre du tube : 8 cm Poids : 4 et 7 kg Alimentation : signal 16 bit provenant du CPC Filtre de retour air : intégré dans la buse Logiciel SMPS+C Ce logiciel de pilotage et d acquisition des données 32 bit fonctionne sous Windows (Windows 95 ou plus haut) sur un PC fixe ou portable. La gamme de taille complète du DMA est couverte en 90 sec. dans le mode rapide et même en moins de 60 sec. en mode «prescan». Une synchronisation pour une utilisation en tandem est intégrée. De plus, il est possible de combiner notre SMPS+C avec le compteur optique GRIMM afin de mesurer les aérosols jusqu à 20 µm. Le programme différencie : - l utilisation du compteur - l utilisation du SMPS+C

Il ne reste plus qu à mesurer la concentration de particules d une même taille avec un CPC.

7 Le logiciel alimente en premier le DMA avec de l air propre (sheath air) pour le nettoyer puis réalise un test de fuite automatiquement. Le système est alors prêt à fonctionner en mode manuel ou automatique. Les données présentées par le logiciel sont : - Valeurs moyennes de tous les spectres obtenus numériquement et graphiquement. - Distribution granulométrique en nombre, en surface, en volume et en masse - Présentation du comptage en temps réel - Présentation des différentes données : concentration totale, moyenne, géométrique, écart type, valeur moyenne - Résultats imprimables - Données enregistrées compatibles Excel

Les données présentées par le logiciel sont : - Valeurs moyennes de tous les spectres obtenus numériquement et graphiquement.

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