一．产品简介
在实验室研究的各项工作中，需要使用单分散气溶胶。SLG系列的气溶胶发生器可产生具有一定特性的气溶胶，粒径和浓度范围广。根据颗粒材料类型可以产生液滴或固态气溶胶。创新的专利理念与先进的控制仪器和调节器相结合，可确保快速且可重复地调整粒径和浓度。过程气溶胶监测器PAM 510系列可以连续监测出口气溶胶的两个参数。
图1 SLG270凝聚式单分散气溶胶发生器
二．优势
l ·粒径可调范围较宽的单分散气溶胶
l ·稳定的高数目浓度
l ·所需粒径变化可快速响应
l ·几乎电中性的球形粒子
l ·可以使用多种颗粒材料
l ·仪器操作简单直接
三．应用
l ·粒子测量仪器的校准
l ·气溶胶研究
l ·过滤器测试
l ·分离效率的测定
l ·吸入和毒理学研究
l ·示踪粒子的产生
图2 工艺气溶胶监测器PAM510，用于连续监测SLG冷凝气溶胶发生器的粒径和浓度
四．原理
SLG气溶胶生成是基于蒸汽在单独产生的冷凝核上的受控非均相冷凝原理（如VDI-3491第4部分所述）。通过雾化器产生初级气溶胶，它由分散在载气中的小颗粒组成，这些小颗粒作为冷凝核。初级气溶胶在饱和器内与颗粒材料混合并达到饱和。再热器将混合物加热到一定的温度水平，以避免过早冷凝，并在冷凝罩入口处达到可重复的过饱和条件，在层流状态下将颗粒材料控制冷凝到核上。
图3 Sinclair-La-Mer原理：受控非均相冷凝示意图
不锈钢雾化器（专利GM 94 08 604）和扩散干燥器结合使用作为核源。雾化器产生低浓度NaCl水溶液的喷雾。液滴通过干燥器干燥后，形成数目浓度很高且平均粒径为90nm的原子核气溶胶。原子核气溶胶与低挥发性物质的蒸汽混合，重新凝聚到原子核上。在恒温控制的饱和器容器内，气溶胶物质相边界的热动力平衡与该物质的饱和蒸气压有对应依赖关系。再热器装置完全蒸发蒸汽，并确保在达到过饱和后在风冷冷凝罩内开始受控的非均相冷凝。
由此得出的平均粒径取决于蒸汽浓度与原子核数目浓度之比。可通过改变饱和器容器的温度和/或通过饱和器装置的总流量比例来控制蒸汽浓度和颗粒大小。
图4 原理示意图
SLG系列气溶胶发生器的特点是通过SLG 270（专利43 12 983）的筛网对饱和器流量进行调整，以实现粒径快速变化，并以确定的方式降低核数目浓度。与耗时的饱和器温度变化相反，改变饱和器流量及其在流量计上的指示，可以快速且可重复地调整所需的粒径。通过降低SLG 270的核数目浓度，可以调整输出浓度，并且可以将所得粒径范围扩展到更大的颗粒(8μm DEHS)。
图5根据饱和器流量和温度（DEHS）调节颗粒大小
图6 左：拆卸的核源（雾化器和扩散干燥器），通过顶部入口更换干燥剂（硅胶），
右：移除饱和器容器以重新填充颗粒材料
SLG系列发生器的技术方案是为了便于直接操作。仪器内的所有部件都可以通过两侧的门轻松进出。由雾化器和扩散干燥器组成的核源可以作为一个完整的组成轻松拆卸，例如更换干燥器内的干燥剂。饱和器容器可以简单地重新填充。饱和器内的气溶胶材料直接加热，能够对温度变化做出最快的响应，并具有高级别的控制稳定性（<1K）。氮气用作载气，通过压力调节器连接至入口。使用其他惰性气体也可以。
SLG系列冷凝气溶胶发生器用于实验室以及研发中灵活使用。该技术方案和设计得到了许多客户的赞赏，并多次获得“萨克森政府设计奖”，如1993年获得“萨克森创新奖”，1994年获得“萨克森创新奖”。
通过改变操作条件（流速、温度），单分散气溶胶在由所用材料的热力学特性给出的尺寸范围内可以快速进行调整。
图7 不同操作设置下SLG生成的DEHS单分散气溶胶的粒径分布
用于覆盖扩展的粒度范围，以及调整颗粒浓度SLG270还配备了一个细胞核还原部分，即旁路筛网。
图8 SLG250和SLG270具有较大颗粒的筛网旁路部分
（可在附加流量计和筛网旁路调节的第二个阀门处看到）
五．技术参数
粒径范围 | |
DEHS | 0.1～5 μm (8 μm) |
硬脂酸 | 0.1～5 μm (12 μm) |
巴西棕榈蜡(固体) | 0.1～3 μm (5 μm) |
其他材料 | Emery 3004，石蜡油 |
几何标准差 | <1.15 |
数目浓度 | 106 Particle/cm3 |
总流量 | 200～250 L/h |
饱和器温度 | 最高400 °C |
加热器温度 | 最高400 °C |
载气 | N2 250L/h @ 5bar |
电源 | 100～240VAC，50～60Hz |
尺寸 | 550×300×250 mm |
重量 | 17kg/（SLG270 19kg） |
图 9 直接连接至SLG 270出口的工艺气溶胶监测器PAM 510在线监测单分散气溶胶的粒径和浓度
监测冷凝气溶胶发生器的输出单分散气溶胶，研制了过程气溶胶监测仪PAM 510。
基于测量平均消光率及其波动的测量原理，在一个非常小的体积内均匀地充满了待监测的气溶胶。
图10 PAM510监测原理
在单分散粒径分布的假设下，这种光学读取技术通过朗伯-比尔定律提供粒径和浓度。通过PAM 510/S上的标准串行接口和专用软件，PAMWin测量数据可传输至PC机，以进行进一步评估和演示。
图11 平均透射率模拟信号
单分散气溶胶由于传感体积内的颗粒数变化而产生的模拟信号（T：平均透射率，σ：T的标准偏差）。
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参考文献：
Peters, C.; Altmann, J. Monodisperse aerosol generation with rapid adjustable particle size for inhalation studies Journal of Aerosol Medicine 6 (1993) 4, 307 - 315
Altmann J., Rudolph A. and Wessely B. Particle sizing of highly concentrated monodisperse aerosols J. Aerosol Sci. 25 (1994) 0, 523 - 524
Borojeni A. A., Noga M. L., Vehring R. and Finlay W. H. Measurements of total aerosol deposition in intrathoracic conducting airway replicas of children Journal of Aerosol Science 73 (2014) 0, 39 - 47
