Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-4035
Wollny, Adam Gregor
Entwicklung eines bipolaren Flugzeitmassenspektrometers zur Analyse der chemischen Zusammensetzung von individuellen Aerosolpartikeln
VI, 119 S., 2003
Die vorliegende Arbeit dokumentiert die Entwicklung des Single Particle Laser
Ablation Time-of-Flight Mass Spectrometers (SPLAT) . Das SPLAT ist in der Lage
sowohl die Größe als auch die chemische Zusammensetzung von individuellen Aerosol
partikeln zu bestimmen. Mittels Laser-Desorption und Ionisation werden die Bestandteile
des optisch detektierten Partikels verdampft und ionisiert . Die entstandenen Ionen
werden mit einem bipolaren Flugzeitmassenspektrometer nachgewiesen.
Neben einer ausführlichen Diskussion des Massenspektrometers, wurde ein besonderes Augenmerk auf die Einlass- und Vakuumapparatur und die Wechselwirkung des Ionisationslasers mit den Partikeln gelegt . Alle technischen Komponenten sind für den geplanten Einsatz auf einem Forschungsflugzeug ausgelegt.
Zur Charakterisierung und Verbesserung des SPLAT wurden umfangreichen Laborstudien
vorgenommen. Im Rahmen der Mediterranean INtensive Oxidant Study (MINOS)
im Sommer 2001 wurden erste Feldmessungen in Finokalia auf Kreta durchgeführt . Die
aufgezeichneten Daten zeigen eine mineralische Zusammensetzung bei Partikeln mit einem
Durchmesser von einigen Mikrometeren. Dies ist konsistent mit der Annahme, dass
Partikel dieser Größe in den untersuchten Luftmassen überwiegend aus aufgewirbeltem
Material bestehen.
The presented work documents the development of the Single Particle Laser Ablation
Time-of-Flight Mass Spectrometer (SPLAT) . The SPLAT instrument determines the size
and chemical composition of single aerosol particles . The particle velocity is measured
by two continuous laser beams, followed by evaporation of the particles and ionization
of the components by Laser Desorption/Ionization . The produced ions are detected in
a bipolar time of flight mass spectrometer .
Besides a detailed discussion of the mass spectrometer, this works focus lies an the inlet, the vacuum system and interaction of the ionization laser with the particles . All technical parts are chosen for the future use an board of a research aircraft.
Extensive laboratory studies have been carried out to characterize and to improve the
SPLAT instrument . Within the Mediterranean INtensive Oxidant Study (MINOS) first
field measurements have been performed in summer 2001 . The collected data indicate
that particles with a diameter of a few micrometers were mainly composed of mineral
dust. This is consistent with the assumption that in the observed air masses, particles
in this size range consist of material that was raised up by wind erosion.
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