粒子散乱蛍光装置による燃焼排出粒子中の多環芳香族炭化水素の定量分析手法の開発

颗粒散射荧光装置燃烧废气颗粒中多环芳烃定量分析方法的开发

基本信息

批准号：
21K05152
负责人：
三澤健太郎
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

液滴の溶液濃度と粒径及び蛍光信号強度の関係から定量関係を導くことを目的として、前年度に購入した375 nm紫外光レーザーによる蛍光強度測定を行った。測定対象としては紫外吸収により可視蛍光を発するクマリンをエタノール/DOP (フタル酸ジオクチル) に溶解した溶液からネブライザーによって発生させた液滴を使用した。その結果、蛍光強度および蛍光強度/散乱光強度比の溶液濃度依存性が確認されたが、一方で液滴発生手法に依存した発生液滴の粒径分布の非再現性により正確な定量関係を導くことは困難であった。また揮発性の有機溶媒を用いた場合、液滴が揮発することによる液滴中の溶液濃度の変化や微小粒径の固体粒子が生成することでの粒子が球形ではなく不規則な形状となる効果もあり、定量性の検証に不確実性を与えることとなった。そこで、改めて紫外光吸収により可視蛍光を発する蛍光性PSL (ポリスチレンラテックス) 粒子を用いて蛍光強度測定を行った。単分散で球形の粒径0.5、1.1、2.1 μmの粒子に対して375 nmレーザーを照射して1粒子からの蛍光強度および散乱光強度を同時に測定したところ、蛍光強度/散乱光強度比が粒径ごとに一定値となることが示唆された。シミュレーションにより各粒径の粒子の波長375 nmに対する散乱光強度を計算し、測定された蛍光強度/散乱光強度比とかけ合わせることで蛍光強度を求めたところ、蛍光強度は粒径の2乗つまり表面積に比例することが実験的に確かめられた。これは粒子の蛍光強度が粒子表面の物質量に依存することを示していると考えられる。

为了从液滴的溶液浓度，粒径和荧光信号强度之间的关系中得出定量关系，使用上一年购买的375 nm紫外线激光测量荧光强度。测量靶是由香豆素溶液产生的液滴，香豆素溶液溶解在乙醇/DOP（邻苯二甲酸酯）中的紫外线引起的可见荧光。结果，确认了荧光强度和荧光强度/散射的光强度依赖性，但另一方面，由于依赖于液滴生成方法的生成液滴的粒度分布的不可重现性，很难准确地定量确定定量关系。此外，当使用挥发性有机溶剂时，液滴挥发会导致液滴中溶液浓度的变化，并且具有较小粒径的固体颗粒的形成使颗粒变得不规则而不是球形，导致验证定量性质的不确定性。因此，使用荧光PSL（聚苯乙烯乳胶）颗粒再次测量荧光强度，该颗粒通过紫外线吸收发出可见的荧光。当将375 nm激光器应用于单分散时，球形粒径为0.5、1.1和2.1μm，并同时测量荧光强度和来自一个粒子的散射光强度，这表明每个粒径的荧光强度/散射光强度比是恒定的。通过模拟计算了每个粒径375 nm的波长的散射光强度，并通过将其与测得的荧光强度/散射光强度比乘以荧光强度，并通过实验确认荧光强度与表面区域的颗粒大小相对成比例。人们认为这表明颗粒的荧光强度取决于颗粒表面上的材料量。