مقدمة
ينتمي مطياف الكتلة لزمن الطيران للهباء الجوي من طراز TH-310 إلى أحدث جيل عالمي من أجهزة مطياف الكتلة لزمن الطيران للجسيمات الفردية، وقد تم إدخال التقنية الأجنبية لإنتاجه بواسطة شركة Wuhan Tianhong في عام 2016. يجمع هذا الجهاز بين عدة تقنيات رائدة عالميًا، وهو مطياف كتلي متكامل يتميز بوظائف أخذ العينات عبر الإنترنت والكشف عن الجسيمات الفردية. يعتمد TH-310 على إدخال العينة بواسطة عدسة ديناميكية هوائية، ويستخدم تشتت الليزر المزدوج لقياس سرعة الطيران ومن ثم حساب القطر الديناميكي الهوائي في الفراغ للجسيمات، ثم يتم استخدام ليزر نبضي فوق بنفسجي لإزالة الامتزاز وتأيين الجسيمات في خطوة واحدة، وأخيرًا يتم تحليل الأيونات الموجبة والسالبة باستخدام مطياف الكتلة ثنائي القطب لزمن الطيران.
تتمثل الوظيفة الأساسية لـ TH-310 في الكشف عبر الإنترنت عن حجم الجسيمات الفردية للهباء الجوي وخصائص مكوناتها الكيميائية، بينما تتمثل الوظيفة الممتدة في إجراء تحليل مصدر PM2.5 في الوقت الفعلي عبر الإنترنت.
خصائص هيكل الجهاز
مدخل عدسة ديناميكية هوائية —— إدخال مباشر دون الحاجة إلى التخفيف
منطقة قياس السرعة بتشتت ليزر مزدوج —— أوضاع تشغيل متعددة قابلة للاختيار
مصدر تأيين ليزري —— طاقة مستقرة، تردد عالٍ، معدل إصابة مرتفع
كاشف مطياف الكتلة ثنائي القطب لزمن الطيران —— دقة عالية، نطاق كشف واسع
نطاق التطبيق
مجال مراقبة البيئة: تحليل تلوث الهباء الجوي عبر الإنترنت وخارجه، دراسة آليات تكوّن الضباب الدخاني، تحليل المكونات الكيميائية للجسيمات الفردية PM2.5، ودراسة عمليات التفاعل الثانوية.
مجالات أخرى: دراسة تغير المناخ، دراسة تأثير تشتت مي لجسيمات الهباء الجوي، دراسات انبعاثات المحركات، وأبحاث المواد النانوية ومنتجات المساحيق.
مميزات الجهاز
يمكن تحقيق وظائف تحليل المصدر عبر الإنترنت وخارجه
أبرز التقنيات: يقع ليزر التحفيز (Trigger Laser) وليزر التأيين بالقرب من بعضهما البعض بحيث يلتقي ليزر التأيين مباشرة مع الجسيمات، مما يزيد من معدل الإصابة. بفضل التحفيز السريع والليزر النبضي عالي التردد، يمكن أن تصل سرعة الكشف الإجمالية إلى أكثر من 100 جسيم في الثانية. لا تتطلب العينة معالجة مسبقة أو تخفيفًا، ويتميز الجهاز بنطاق واسع لتراكيز PM2.5.
تحليل مصدر PM2.5 عبر الإنترنت
يتم استخدام طريقتين تحليليتين: طريقة الأيونات المميزة وطريقة توازن الكتلة الكيميائية الشبيهة، مما يجعل النتائج قابلة للمقارنة مع نظيراتها ومرتبطة بطرق التحليل التقليدية.
تعتمد طريقة توازن الكتلة الكيميائية الشبيهة على إعادة بيانات الجسيمات الفردية إلى مستوى فئات المصدر لإجراء التحليل الملائم، مما يقلل من تأثير التفاعلات الثانوية أثناء انتقال الجسيمات من التكوين إلى الكشف، ويحد من الفروق الناتجة عن التحديد اليدوي للأيونات المميزة، مما يجعل نتائج تحليل المصدر أكثر استقرارًا وتمثيلًا.
كما يتم أخذ كفاءة نقل العدسة الديناميكية الهوائية وتأثير تشتت مي في الاعتبار لتقسيم الجسيمات وإجراء تحليل المصدر لها.
