[實用新型]浸潤核模式下冰核濃度及成冰活性的離線檢測裝置

有效

• 申請號: 201721531688.1
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN207650110U
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 吳志軍;陳潔
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11360
• 代理人: 黃鳳茹

本實用新型公布了一種浸潤核模式下冰核濃度及成冰活性的離線檢測裝置，包括：分液器、PCR板、PCR支架、水浴槽、電腦、鏡頭和CCD相機；電腦中設置溫度控制、溫度記錄、圖片采集和數據處理模塊；PCR板置于PCR支架上，并連同PCR支架一起放在水浴槽中的冷凝液中；水浴槽、CCD相機均與電腦相連接；通過圖片采集模塊控制圖像采集、圖像存儲和數據處理。本實用新型實現液體盛放槽能盛放更多的液滴；減少了待測顆粒物的損失；采用PCR板減少了降溫過程中液滴相互影響的問題，增大可測定的液滴體積，降低分液的難度，減少由于液滴體積定量不準引起的誤差。本實用新型操作簡單，可同步進行溫度記錄、圖像采集和數據處理。

技術領域

本實用新型屬于大氣物理測量技術領域，涉及云內冰核測量技術，尤其涉及一種在浸潤模式下的大氣冰核濃度和顆粒物成冰活性的離線檢測裝置。

背景技術

大氣冰核是指大氣中可以引起水汽蒸發產生凝華或過冷水滴產生凍結而形成冰晶的氣溶膠粒子。人為或自然過程排放的顆粒物可以作為冰核，從而影響混合云和高云中冰晶形成的數量和尺寸，進一步影響云的微物理過程和存在形態、壽命，最終對全球輻射和水文循環有著至關重要的影響。因此，測定大氣中冰核的濃度不僅可以加深對云物理過程的理解，更可以為研究氣溶膠的間接氣候效應提供依據。

云內冰晶的形成主要通過兩種途徑，均質成核和非均質成核。均質成核主要是純液滴在低溫下(低于-40℃)和過飽和度極高的情況下凍結形成冰晶，而非均質成核是指在有冰核參與的情況下形成冰晶，分為凝華成核(deposition mode)、浸潤成核(immersionfreezing)、凝結凍結(condensation freezing)、接觸凍結(contact freezing)4種，所需溫度較高、飽和度較低。在混合云中，浸潤成核被認為是主導的冰晶形成方式。

目前，對冰核的測量按照不同的成冰模式和側重點，主要分為在線測量和離線測量兩種主要技術，常用裝置包括濾膜、云室、液滴冷臺等。在線技術主要是各種云室，但這些云室的造價偏高，主要集中于凝華核化和凝結核化模式下的測量，且不能觀察在連續降溫條件下顆粒物的核化效果。而液滴凍結技術以其原理簡單、操作便捷的優點，成為了浸潤核模式下，測量各類型冰核成冰活性的常用分析手段。主要是對含有浸潤核的液滴冷卻進行降溫，然后通過判斷每個對應溫度下凍結的液滴數，從而判斷其成冰活性的強弱。

通過近年來的發展，這一技術也得到了一些改進，無論是在實驗設計還是數據采集方面。液滴冷凍技術仍然存在以下不足：

(一)冷凍過程中液滴之間會存在相互影響。

(二)實現過程中，一次性能夠測定的液滴數量太少，當計算每個溫度下凍結液滴占總液滴的比例時，單個液滴可以引入的不確定性很大，從而使相應凍結溫度的下冰核的濃度估算不準確。

(三)對大氣進行膜采樣后，顆粒物很難從膜上完全提取下來，導致測量結果低于實際大氣。

(四)缺乏同時記錄溫度和圖片的軟件，缺乏判斷每個溫度下結冰液滴占總液滴比例的數據計算軟件。

(五)現有傳統冷熱臺樣品盛放范圍較小約10-20cm²，從而要求液滴測定所需液滴的體積較小約幾個微升，液滴的體積定量可能存在誤差。

實用新型內容

為了克服上述現有技術的不足，本實用新型提供一種離線測定冰核的裝置，用于測量大氣中的冰核濃度及成冰活性。

本實用新型提供的技術方案是：