Lab Facility

時間解析傅立葉轉換紅外光譜儀耦合

可變溫氣膠生成腔

由於氣膠的物理,化學及光學特性往往隨著其周邊環境之溫度, 壓力以及其他物質的存在而改變,我們實驗室架建了一套時間解析之低溫氣膠紅外光譜儀。藉由精確控制氣膠生成腔的溫度及壓力,氣膠的組成分子直接在氣膠腔中聚集(aggregate)成團簇(clusters) 並進而結核(nucleate) ,包括同質及異質結核(homogeneous and heterogeneous nucleation) 而形成。氣膠之相變化過程,結構特性以及其與周邊環境(如懸浮氣體之種類,壓力,溫度及其他粒子之存在與否等)之關聯性可由時間解析之傅立葉轉換紅外光譜儀 (time-resolved Fourier Transform Infrared Spectrometer)偵測而得。此實驗技術不僅可以偵測捕捉到細懸浮微粒發生化學反應過程中的反應中間體,更能在貼近實際大氣溫度及壓力下探測特定化學組成之PM2.5之生長及演變過程(如尺寸、結構或相變化)。由於溫度及壓力是影響細懸浮微粒之生成及轉化及反應速率相當關鍵的一重要因素,本技術能夠有系統地調整PM2.5實驗進行時所需溫度及壓力,使所得之實驗結果能夠更能如實呈現在實際大氣狀態下該特定成份之PM2.5的物理化學特性及反應快慢。此外,PM2.5如何受周遭其他物質影響或與週遭物質(如:臭氧或NOx, SO2等) 發生化學反應而轉變為其他次級氣膠 (secondary aerosols) 亦能透過此套設備進行系統性的探究。

  • 溫控式低溫氣膠 in-situ 生成腔
  • 可調光徑可大幅提高靈敏度及訊噪比
  • 直接觀測氣膠粒子生成及其隨時間及週邊環境影響的結構變化過程

 

                                         α 蒎烯與臭氧反應生成次級有機氣膠的紅外光譜演變過程:

本實驗室近期利用時間解析傅立葉轉換紅外光譜儀耦合可變溫氣膠生成腔探測萜烯類物質和臭氧的反應特性及演變過程,並追蹤探測到一些生命期極短之反應中間體, 包括 Criegee intermediates 及 hydroperoxides。這些反應中間體活性極強且在硫酸鹽類PM2.5氣膠形成的過程中扮演重要角色! 這些反應中間體的形成與轉化在PM2.5總量監測中無法窺知。

       

                                                                                        Reference:

                                                                                        Bagchi, A., Yu, Y., J.-H., Tsai, C.-C., Hu, W.-P.*, Wang, C. C.*, Phys. Chem. Chem. Phys., 22, 6528-6537 (2020).