黑碳光度計是一種堅固、輕便、高精度、經(jīng)濟(jì)的測量污染城市環(huán)境中大氣黑碳顆粒物的儀器。它采用簡單直接的長程光度測定技術(shù)，實時定量測定氣溶膠（氣體+顆粒）相中顆粒物的總消光率和質(zhì)量濃度。這種直接的方法避免了與當(dāng)前商用儀器相關(guān)的偽影和其他問題，例如最常見的用過濾器預(yù)濃縮樣品進(jìn)行分析的氣相色譜法。

黑碳光度計的檢測單元采用折疊管狀設(shè)計，這是一項創(chuàng)新，使其能夠快速沖洗（對于樣品和參考測量之間的快速切換是必要的）。因此，它具有很高的靈敏度，不需要在過濾器上進(jìn)行預(yù)濃縮，并且可以快速測量黑碳。該吸收單元被折疊以在緊湊的空間中提供長（2.1米）的路徑長度，從而產(chǎn)生重量輕（約8.6千克）且尺寸適合用于標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架安裝系統(tǒng)的儀器。

黑碳光度計設(shè)計用于直接測量405nm和880nm兩個波長的顆粒物引起的總消光（吸收+散射）。880nm通道可用于計算黑炭質(zhì)量濃度。405nm波長的消光與給定位置的PM2.5通常是有關(guān)的。

黑碳光度計對研究黑碳在空氣質(zhì)量和氣候中的作用的研究人員，以及對評估社區(qū)暴露風(fēng)險感興趣的空氣質(zhì)量管理人員非常有用。

操作原理：

下圖是黑碳光度計的簡化示意圖。樣品空氣連續(xù)由氣泵以~1.0-1.6 l/min的流速通過儀器及其光學(xué)檢測單元。基準(zhǔn)閥交替地繞過或通過聚四氟乙烯微粒過濾器（下面標(biāo)記為微粒過濾器1）發(fā)送樣品空氣，該過濾器去除樣品中的所有微粒，從而允許在無微粒（IO）和微粒（I）存在的情況下交替測量光強(qiáng)度。然后使用比爾-蘭伯特定律計算i和io的微粒消光（bext）：

Bext=1/L IN (I0/I)

這里L(fēng)是路徑長度2.1m。

微粒消光是兩個因素的總和：氣溶膠吸收和散射。在較長波長的黑碳光度計（880nm），吸收是一個更大的消光貢獻(xiàn)。在被污染的城市空氣中，880 nm下儀器的響應(yīng)主要是由于黑炭吸收。在儀器的較短波長（405 nm）處，散射占主導(dǎo)地位，儀器響應(yīng)更能指示總氣溶膠濃度。

特征

通過兩個波長（880 nm和405 nm）的微粒直接測量消光率，可以實時測量微粒物質(zhì)，包括黑碳和PM2.5。

直接方法消除了在過濾器上預(yù)濃縮樣品的需要，從而避免了相關(guān)的偽影。

低功耗（平均約15W）

重量輕（8.6千克），標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架安裝尺寸

長壽命泵（約15000小時）

觸摸屏

內(nèi)部數(shù)據(jù)記錄器記錄8192行數(shù)據(jù)

用于便攜式數(shù)據(jù)記錄的USB端口

串行和用戶可擴(kuò)展模擬電壓輸出

通過觸摸屏或串行接口方便地與微處理器連接，包括校準(zhǔn)參數(shù)（增益和零）和質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù)。

可選測量時間為10秒或數(shù)據(jù)平均時間為1分鐘、5分鐘和1小時

內(nèi)置歸零功能

需要很少的技術(shù)維護(hù)，適用于現(xiàn)場條件下的連續(xù)操作（可進(jìn)行電池供電操作）

與其他商用儀器相比更經(jīng)濟(jì)

規(guī)格：

405nm和880nm測量直接消光原理

測量輸出：消光405和880 nm（Mm-1）

塵埃質(zhì)量濃度（μg 立方米）在880nm時

線性動態(tài)測量范圍：0-10000 Mm-1（0-1300μg 立方米，880 nm）

分辨率：0.1 M m-1（0.1μg 立方米）

精密度405nm：

4.1 Mm-1；0.8 Mm-1，帶自適應(yīng)濾波器

880nm：

2.5 Mm-1；0.5 Mm-1，帶自適應(yīng)濾波器

（0.3μg 立方米；0.06μg 立方米，帶自適應(yīng)濾波器）

精度：大于2 Mm-1或讀數(shù)的2%

檢測極限 (2σ)：<1.0 mm-1 在880 nm (帶自適應(yīng)濾波器 

<1.6 mm-1 在405 nm (帶自適應(yīng)濾波器)

流速：1.3 L min-1（?。?.0 L min-1；大：1.6 L min-1）

測量頻率0.1 Hz（每10秒一次）

時間設(shè)定：10 s，1 min，5 min，1 hr

內(nèi)部數(shù)據(jù)記錄器容量：8192行（10秒測量可存儲0.95天；1分鐘測量可存儲5.7天）

帶用于便攜記錄數(shù)據(jù)的USB口

電力要求：11-14 V dc或120/240 V ac，運行期間平均約15W

機(jī)架安裝尺寸：43 x 37 x 14 cm

重量：8.6千克

系統(tǒng)包括

黑碳光度計

2.5A電源適配器（2.5安培，100-240伏交流電壓至12伏直流電壓），帶可選擇的電源線

串行端口電纜（9pinf-9pinf）

U盤操作手冊

校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和NIST可追蹤校準(zhǔn)證書

儀器出生證明

一年保修