La conoscenza della distribuzione dimensionale dei singoli componenti del PM è uno degli elementi che consentono di individuare e caratterizzare le sorgenti del PM aerodisperso. Lo strumento di elezione per affrontare questo problema è l’impattore inerziale a cascata [1] che consente di selezionare il PM in un dato intervallo di diametro aerodinamico e raccoglierlo su un opportuno collettore (frequentemente un sottile foglio di materiale plastico). Mentre la tecnologia per la costruzione degli impattori inerziali è decisamente matura e diversi tipi di strumenti sono disponibili in commercio, l’analisi dei campioni raccolti (nell’ordine della decina per ogni campionamento) presenta diverse difficoltà. In particolare l’analisi in fluorescenza X a dispersione di energia (ED-XRF), diffusamente utilizzata su campioni omogenei quali quelli raccolti su filtri da 47 mm a norma del DM 60/2002, incontra notevoli difficoltà in questo caso, a causa della sostanziale disomogeneità dei depositi di PM sugli stadi di raccolta degli impattori. D’altro canto, la possibilità di analizzare tramite ED-XRF campioni raccolti con impattori è di sicuro interesse considerata la semplicità, la multi-elementarietà e la non-distruttività della tecnica. Presentiamo qui i risultati di test effettuati utilizzando due diversi tipi di impattore, SDI della DEKATI [2] e nanoMoudi della MSP [3], che presentano caratteristiche marcatamente differenti. I campioni sono stati analizzati con il sistema XRF ED2000 della Oxford Instruments adottando una particolare configurazione di collimatori che consente di irraggiare l’intero deposito. Per verificare i risultati gli stessi campioni sono stati anche misurati con la tecnica PIXE (Particle Induced X-ray Emission) scansionando con un sottile fascio di protoni l’intera superficie del deposito. Le distribuzioni dimensionali dei singoli elementi ottenuti con le due tecniche sono risultate in accordo. Nel corso delle misure PIXE i campioni sono stati contestualmente analizzati con la tecnica PIGE (Particle Induced Gamma ray Emission) per la determinazione della concentrazione di elementi leggeri quali Na e Al. L’analisi PIGE non risente di problemi di auto-attenuazione dei raggi X emessi dagli elementi leggeri (i raggi gamma rilevati hanno energie comprese tra il centinaio di keV ed il MeV) e che può essere particolarmente intensa con depositi spessi quali quelli che si ottengono talvolta con gli impattori inerziali. Il confronto delle concentrazioni degli elementi leggeri determinato tramite PIXE e PIGE consente appunto di quantificare questo effetto. [1] Marple, V.; Hisotry of impactors – The first 110 years. Aerosol Science and Technology, 2004, 38:3, 247-292. [2] Maenhaut, W. ; Hillamo, R.; Mäkelä, T. ; Jaffrezo, J.L. ; Bergin, M.H. ; Davidson, C.I. A new impactor for aerosol sampling with subsequent PIXE analysis. Nuclear Instruments and Methods B, 1996, 109/110, 482-487. [3] Marple, V.; Rubow, K.L., Behm, S.M. A Microorifice Uniform Deposit Impactor (MOUDI): Description, Calibration, and Use. Aerosol Science and Technology, 2004, 14:4, 434-446.

Analisi composizionali in fluorescenza X su campioni raccolti con impattori inerziali multistadio / P. Prati, V. Bernardoni, M. Chiari, E. Cuccia, F. Lucarelli, D. Massabo', S. Nava, G. Valli, R. Vecchi. ((Intervento presentato al 4. convegno Convegno nazionale sul particolato atmosferico tenutosi a Venezia nel 2010.

Analisi composizionali in fluorescenza X su campioni raccolti con impattori inerziali multistadio

V. Bernardoni
Secondo
;
G. Valli
Penultimo
;
R. Vecchi
Ultimo
2010

Abstract

La conoscenza della distribuzione dimensionale dei singoli componenti del PM è uno degli elementi che consentono di individuare e caratterizzare le sorgenti del PM aerodisperso. Lo strumento di elezione per affrontare questo problema è l’impattore inerziale a cascata [1] che consente di selezionare il PM in un dato intervallo di diametro aerodinamico e raccoglierlo su un opportuno collettore (frequentemente un sottile foglio di materiale plastico). Mentre la tecnologia per la costruzione degli impattori inerziali è decisamente matura e diversi tipi di strumenti sono disponibili in commercio, l’analisi dei campioni raccolti (nell’ordine della decina per ogni campionamento) presenta diverse difficoltà. In particolare l’analisi in fluorescenza X a dispersione di energia (ED-XRF), diffusamente utilizzata su campioni omogenei quali quelli raccolti su filtri da 47 mm a norma del DM 60/2002, incontra notevoli difficoltà in questo caso, a causa della sostanziale disomogeneità dei depositi di PM sugli stadi di raccolta degli impattori. D’altro canto, la possibilità di analizzare tramite ED-XRF campioni raccolti con impattori è di sicuro interesse considerata la semplicità, la multi-elementarietà e la non-distruttività della tecnica. Presentiamo qui i risultati di test effettuati utilizzando due diversi tipi di impattore, SDI della DEKATI [2] e nanoMoudi della MSP [3], che presentano caratteristiche marcatamente differenti. I campioni sono stati analizzati con il sistema XRF ED2000 della Oxford Instruments adottando una particolare configurazione di collimatori che consente di irraggiare l’intero deposito. Per verificare i risultati gli stessi campioni sono stati anche misurati con la tecnica PIXE (Particle Induced X-ray Emission) scansionando con un sottile fascio di protoni l’intera superficie del deposito. Le distribuzioni dimensionali dei singoli elementi ottenuti con le due tecniche sono risultate in accordo. Nel corso delle misure PIXE i campioni sono stati contestualmente analizzati con la tecnica PIGE (Particle Induced Gamma ray Emission) per la determinazione della concentrazione di elementi leggeri quali Na e Al. L’analisi PIGE non risente di problemi di auto-attenuazione dei raggi X emessi dagli elementi leggeri (i raggi gamma rilevati hanno energie comprese tra il centinaio di keV ed il MeV) e che può essere particolarmente intensa con depositi spessi quali quelli che si ottengono talvolta con gli impattori inerziali. Il confronto delle concentrazioni degli elementi leggeri determinato tramite PIXE e PIGE consente appunto di quantificare questo effetto. [1] Marple, V.; Hisotry of impactors – The first 110 years. Aerosol Science and Technology, 2004, 38:3, 247-292. [2] Maenhaut, W. ; Hillamo, R.; Mäkelä, T. ; Jaffrezo, J.L. ; Bergin, M.H. ; Davidson, C.I. A new impactor for aerosol sampling with subsequent PIXE analysis. Nuclear Instruments and Methods B, 1996, 109/110, 482-487. [3] Marple, V.; Rubow, K.L., Behm, S.M. A Microorifice Uniform Deposit Impactor (MOUDI): Description, Calibration, and Use. Aerosol Science and Technology, 2004, 14:4, 434-446.
2010
Settore FIS/07 - Fisica Applicata(Beni Culturali, Ambientali, Biol.e Medicin)
Analisi composizionali in fluorescenza X su campioni raccolti con impattori inerziali multistadio / P. Prati, V. Bernardoni, M. Chiari, E. Cuccia, F. Lucarelli, D. Massabo', S. Nava, G. Valli, R. Vecchi. ((Intervento presentato al 4. convegno Convegno nazionale sul particolato atmosferico tenutosi a Venezia nel 2010.
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