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测试技术
国外内燃机
2013年第1期
利用气溶胶质谱分析仪检测多种汽车排放的颗粒
【日】秋山賢一佐令木左宇介
摘要；对汽车排气颗粒中有机馅分的分析，一般是在溶剂萃取之后运用气相色谱法或质谱法。但这些分析方法都需要耗费较长的时间。随着技术的不断推进，利用原有的分析仪已无法及时并定量地检测气溶胶的质量及化学成分。近来推出了一些具备一定气溶胶分析能力的检测技术。实时气溶胶质谱分析仪（AMS)旨在提供颗粒物整体化学成分的相关信息，其中大多数分析仪还能提供粒径的相关数据。尝试利用一种被设计用于航空研究的四极质谱分析仪(QMS)来获得在气溶胶颗粒中存在的半挥发性成分的质量负荷。将AMS与利用了QMS技术的飞行时间质谱仪（T()FMS)连接，以连续测定汽车排气颗粒中的半挥发性化学成分。连接了TOFMS的AMS被命名为"TOFAMS”。介绍了利用TOFAMS测定不同汽车排气颗粒中半挥发性化学成分的结果。
关键词：颗粒排放空气质量
柴油车排气气溶胶质谱分析仪
0前言
近年来，气溶胶质谱分析仅（AMS)向世，并被用来观测空气颗粒中挥发性成分的组成。最近，这一分析仪也被应用于汽车排气颖粒和道路沿线购粒物的检测。研究发现，与汽车相关的纳米级颗粒，即粒径50nm以下的颗粒主要成分是硫酸盐和有机物。为了进行更加详细的数据分析，运用精细的离子化方法对高速检测手段进行改良，实现了对颗粒的精密质量检测。研究中，应用AMS对多种
汽车的尾气进行了检测并分析了其排放特性。 1AMS
图1是AerodynResearch公司研制的AMS结构示意图。AMS通过左侧的空气压力颗粒捕集孔吸引颗粒，通过空气动力学聚焦镜聚焦颗粒束，只有通过以100Hz频率旋转的新波器调制的颗粒，才能根据其在真空管中的飞行时间来进行分级，之后，颗
空气动力学分级
生成颗粒束
质谱仪 o
空气动力学颗粉采焦镜进口
万方数据
全
图1AMS结构示意图
颗粒成分
热颗粒汽化及
全
电子碰撞电离
粒束与873K的加热器碰撞并部分被汽化。汽化的气体受电子冲击被离子化，并通过四极质谱分析仪对其进行检测。ASM仅检测在873K温度下被汽化的颗粒物，而不能检测金属等物质。
在这种AMS上连接能实现高速检测的飞行时间质谱仪（TOFMS)，就能连续检测以“s"为单位的瞬态工况下超微颗粒随粒径变化的质谱，实现高时间分辨率的检测。同时还能够进行高精度的质量数检测，以求出物质的元素比。为作区别，将连接了 TOFMS质谱仪的AMS称为“TOFAMS”。
2试验和结果 2.1试验方法
通过2.5um以下的旋风分离器，将未经稀释的汽车尾气导人TOFAMS。另外，利用扩散干燥机，将水分较多的汽油车尾气去除水分，然后再连接旋风分离器。测试燃油的硫分均在10×10-6 以下。
文中，颗粒质量用质荷比（m/）来表示，这是国际理论化学与应用化学联合会规定的质量单位。日本质量分析学会的《质谱分析相关术语集》中的定义是，将离子质量除以统一原子量单位，然后再除以离
子电荷数所得到的无量纲数。 2.2试验车辆和燃料
检测排气颗粒的车辆和试验燃油如表1所列。 2.3A车的排气颗粒
无催化器的A车按JE05工况行驶时的排气颗