Module 10 - Les instruments à lecture directe

Question 1

Qu’est-ce qu’une salle blanche?

Answer 1

C’est une pièce ou une série de pièces où la concentration particulaire est maîtrisée et restreinte.

Question 2

Expliquer la classification des salles blanches à l’aide du standard ISO 14644-1.

Answer 2

Les salles blanches sont classifiées selon la quantité de particules par mètre cube d’air.

Question 3

Indiquer les concentrations maximales par grosseur d’aérosols selon la classification ISO 14644-1 (ISO 1).

Answer 3

0,1 µm → max 10 particules/m³

0,2 µm → max 2 particules/m³

0,3; 0,5; 1; 5 µm → max 0 particule/m³

Question 4

Indiquer les concentrations maximales par grosseur d’aérosols selon la classification ISO 14644-1 (ISO 2).

Answer 4

0,1 µm → max 100 particules/m³

0,2 µm → max 24 particules/m³

0,3 µm → max 10 particules/m³

0,5 µm → max 4 particules/m³

1; 5 µm → max 0 particule/m³

Question 5

Indiquer les concentrations maximales par grosseur d’aérosols selon la classification ISO 14644-1 (ISO 3).

Answer 5

0,1 µm → max 1000 particules/m³

0,2 µm → max 237 particules/m³

0,3 µm → max 102 particules/m³

0,5 µm → max 35 particules/m³

1 µm → max 8 particules/m³

5 µm → max 0 particule/m³

Question 6

Indiquer les concentrations maximales par grosseur d’aérosols selon la classification ISO 14644-1 (ISO 4).

Answer 6

0,1 µm → max 10 000 particules/m³

0,2 µm → max 2370 particules/m³

0,3 µm → max 1020 particules/m³

0,5 µm → max 352 particules/m³

1 µm → max 83 particules/m³

5 µm → max 0 particule/m³

Question 7

Indiquer les concentrations maximales par grosseur d’aérosols selon la classification ISO 14644-1 (ISO 5).

Answer 7

0,1 µm → max 100 000 particules/m³

0,2 µm → max 23 700 particules/m³

0,3 µm → max 10 200 particules/m³

0,5 µm → max 3520 particules/m³

1 µm → max 832 particules/m³

5 µm → max 29 particules/m³

Question 8

Indiquer les concentrations maximales par grosseur d’aérosols selon la classification ISO 14644-1 (ISO 6).

Answer 8

0,1 µm → max 1 000 000 particules/m³

0,2 µm → max 237 000 particules/m³

0,3 µm → max 102 000 particules/m³

0,5 µm → max 35 200 particules/m³

1 µm → max 8320 particules/m³

5 µm → max 293 particules/m³

Question 9

Indiquer les concentrations maximales par grosseur d’aérosols selon la classification ISO 14644-1 (ISO 7).

Answer 9

0,1; 0,2; 0,3 µm → max infini particules/m³

0,5 µm → max 352 000 particules/m³

1 µm → max 83 200 particules/m³

5 µm → max 2930 particules/m³

La quantité des particules associées à “infini” n’est pas considérée pour la classification

Question 10

Indiquer les concentrations maximales par grosseur d’aérosols selon la classification ISO 14644-1 (ISO 8).

Answer 10

0,1; 0,2; 0,3 µm → max infini particules/m³

0,5 µm → max 3 520 000 particules/m³

1 µm → max 832 000 particules/m³

5 µm → max 29 300 particules/m³

La quantité des particules associées à “infini” n’est pas considérée pour la classification

Question 11

Indiquer les concentrations maximales par grosseur d’aérosols selon la classification ISO 14644-1 (ISO 9).

Answer 11

0,1; 0,2; 0,3 µm → max infini particules/m³

0,5 µm → max 35 200 000 particules/m³

1 µm → max 8 320 000 particules/m³

5 µm → max 293 000 particules/m³

La quantité des particules associées à “infini” n’est pas considérée pour la classification

Question 12

Définir l’équilibre de Boltzmann.

Answer 12

À l’équilibre (appelé l’équilibre de Boltzmann), les particules naturellement dans l’air possèdent une charge proportionnelle à leur taille.

Elles sont neutres, chargées positivement ou négativement suite à leur collision aléatoire avec des ions de l’air

Question 13

Nommer les limites des instruments à lecture directe (5).

Answer 13

La composition
(des aérosols et des poussières utilisées pour la calibration)

Différences dans les tailles des particules

Différences de concentration dans le temps

Fortes concentrations

Sensibilité des systèmes de détection

Question 14

Quels sont le principe et les limites (3) des photomètres basés sur l’extinction d’un faisceau lumineux?

Answer 14

Le principe repose sur la loi de Beer-Lambert: La concentration des aérosols est liée à la chute d’intensité d’un faisceau lumineux traversant un aérosol.

Limites:
biaisé par le volume, la forme et l’indice de réfraction des particules composant l’aérosol

Peu sensible à de faibles concentrations d’aérosols

À fortes concentrations d’aérosols, la lecture de l’extinction de la lumière est faussée par la lecture de la lumière dispersée.

Question 15

Quels sont les photomètres basés sur la dispersion d’un faisceau lumineux? (3)

Answer 15

ultramicroscopes

tyndallomètres

néphélomètres

Question 16

Quel est le principe des ultramicroscopes?

Answer 16

Cela permet de voir des particules impossibles à observer même à de très forts grossissements.

Les particules dispersent la lumière et apparaissent sous la forme de flash de lumière au microscope optique.

Les particules sont individuellement observées sur fond noir

Question 17

Comment fonctionne l’ultramicroscope de Vlasenko?

Answer 17

Les aérosols sont aspirés à l’intérieur d’un tube en verre et traversent une zone illuminée située au centre du tube où ils sont observés via un microscope optique.

Question 18

Comment fonctionne l’ultramicroscope de Wells et Gehrke?

Answer 18

ultramicroscope comme celui de Vlasenko combiné à un enregistreur photographique afin d’observer le mouvement de particules chargées.

Question 19

Comment fonctionne l’ultramicroscope de Fuchs?

Answer 19

Comme ultramicroscope de Wells et Gehrke, mais avec un condensateur ayant un champ électrique alternatif afin de pouvoir simultanément évaluer la charge et la grosseur des particules.

Question 20

Comment sont calibrés les photomètres?

Answer 20

Ils sont calibrés à l’aide de concentrations connues de poussières standardisées Arizona Road Dust

Question 21

Quelle est la différence entre les tyndallomètres et les néphélomètres?

Answer 21

Les tyndallomètres mesurent la dispersion de la lumière à un angle de 30 degrés par rapport à la source lumineuse, tandis que les néphélomètres le font à 90 degrés.

Question 22

Quel est le principe des compteurs optiques de particules?

Answer 22

L’intensité de la lumière dispersée est en fonction du diamètre, de la forme et de l’indice de réfraction de la particule ainsi que de la longueur d’onde de la lumière et la géométrie du détecteur optique.

Le détecteur mesure la quantité de lumière dispersée par la particule et l’ajoute au compte d’un canal en fonction de l’intensité de celle-ci.

Les particules d’un même canal ont une taille équivalente en terme de dispersion lumineuse et non pas un même diamètre.

Question 23

Comment sont calibrés les compteurs optiques de particules?

Answer 23

Ils sont calibrés à l’aide de sphères latex polystyrènes dont l’indice de réfraction est connu.

Question 24

Quel est le principe des spectromètres à lecture directe (Aerodynamic Particle Sizer (APS))?

Answer 24

Ils permettent d’évaluer à la fois le nombre et le diamètre aérodynamique des particules de l’air.
Permet de mesurer des particules de 0,5 à 20 µm.

Les aérosols entrent à un débit de 5 L/min.

Ils sont accélérés dans l’orifice étroit de l’instrument.

Le temps de passage d’une particule entre deux faisceaux laser est directement proportionnel à son diamètre aérodynamique.

Question 25

Comment sont calibrés les spectromètres à lecture directe (APS)?

Answer 25

Ils sont calibrés à l’aide de sphères latex polystyrène dont l’indice de réfraction est connu.

Question 26

Quel est le principe de l’échantillonnage des fibres?

Answer 26

La taille des fibres est importante à évaluer puisqu’elle est directement associée à la toxicité des particules fibreuses.

Les fibres admises dans l’instrument sont alignées à l’aide d’un champ électrique unidirectionnel et un autre oscillant.

Les fibres, alignées une à une oscillent selon l’axe d’alignement et dispersent la lumière plus ou moins rapidement.

L’importance du mouvement d’oscillation d’une fibre est associée à la taille (oscillation inexistante chez les particules sphériques).

Présence de fibres normalement davantage évaluée par un échantillonnage de l’air sur une membrane filtrante en ester de cellulose mixte d’un diamètre de 25 mm contenue dans une cassette conductrice avec extension. Le débit d’échantillonnage est variable: de 0,5 à 2,5 L/min.

Ensuite, microscopie à contraste de phase.

Question 27

Quels sont les instruments à lecture directe pour le compte et l’évaluation de la taille de particules nanométriques? (2)

Answer 27

Les compteurs de noyaux de condensation

Les balances massiques piézoélectriques

Question 28

Quel est le principe des compteurs de noyaux de condensation?

Answer 28

Mesurent les particules de 2,5 nm à 3 mm

Condensation pour grossir les particules pour permettre de les détecter.

Les particules sont exposées à de l’air saturé en eau ou en alcool (fluides de condensation).

L’air est ensuite rapidement refroidi pour permettre la condensation

Les particules “grossies” sont ensuite détectées par dispersion de la lumière.

Les aérosols sont échantillonnées à un débit entre 0,003 et 4,2 L/min.

Question 29

Quel est le principe des balances massiques piézoélectriques?

Answer 29

Ne permet pas d’évaluer la taille ni la nature des particules.

Cela repose sur un changement dans la masse totale des particules déposées, électrostatiquement ou par impaction, sur la surface d’un cristal piézoélectrique oscillant.

Le cristal est recouvert d’une substance conduisant l’électricité et l’application d’un courant électrique est responsable de l’oscillation du cristal.

Question 30

Dans la nature, les particules composant les aérosols sont chargées et à l’équilibre (équilibre de Boltzmann).

Est-ce le cas pour les aérosols créés en laboratoire? Sinon, quelle est la solution pour retourner les particules à l’équilibre?

Answer 30

Non.

La solution est d’ioniser les particules pour leur redonner leur charge naturelle.