Химическая и микрофизическая характеристика атмосферных аэрозолей с помощью аэрозольного масс-спектрометра Aerodyne

Применение масс-спектрометрических методов для измерения и характеристики аэрозолей в реальном времени стало значительным достижением в области атмосферных наук. В этом обзоре рассматривается аэрозольный масс-спектрометр (AMS) — прибор, разработанный компанией Aerodyne Research, Inc. (ARI), наиболее широко используемый среди AMS с термическим испарением. AMS сочетает входную систему на основе аэродинамической линзы с термическим испарением и масс-спектрометрией с ионизацией электронным ударом. Прибор позволяет в реальном времени определять химический состав нерефрактерных компонентов и массовую нагрузку мелкодисперсных аэрозольных частиц в зависимости от их размера; диапазон аэродинамических диаметров составляет приблизительно 50–1000 нм. В исходной версии AMS используется квадрупольный масс-спектрометр (Q) с ионизацией электронным ударом (EI), который позволяет получать усреднённые по ансамблю данные о свойствах частиц. В более поздних версиях применяются времяпролётные масс-спектрометры (ToF), позволяющие получать полные масс-спектры отдельных частиц. В статье подробно обсуждаются сильные стороны и ограничения этого подхода к измерениям, а также рассматривается применение полученных данных для характеристики свойств частиц. Приведены результаты отдельных лабораторных экспериментов и полевых измерительных кампаний, демонстрирующие различные области применения прибора. Также описаны недавние усовершенствования, включая внедрение более мягких методов ионизации — фото-ионизации в вакуумном ультрафиолете (VUV), ионизации ионами Li+ и присоединения электронов, — а также масс-спектрометров ToF высокого разрешения, позволяющих получать более подробную информацию об органической составляющей аэрозоля.