UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BARI “ALDO MORO”

DIPARTIMENTO INTERATENEO DI FISICA “M. MERLIN”

CORSO DI LAUREA IN SCIENZA DEI MATERIALI

TESI DI LAUREA TRIENNALE

ANNO ACCADEMICO 2012-2013

LAUREANDO

Tommaso MAIULLARO

Limite sul numero e sulla massa totale delle

particelle

PN Particle Number: max 6*106 #/km

PM Particle Mass : max 4,5 mg/km

Sia per motori ad accensione per compressione

che per i motori ad accensione comandata GDI

Cammino ottico elevato

Semplicità del Setup

Insensibilità alla variazione di intensità della sorgente

Permette l’analisi di gas, aerosol, liquidi, film sottili

Presentata nel 1988 da Deacon e O’Keefe

𝑰 𝒕 = 𝑰𝟎𝒆𝒙𝒑 −𝒕

𝝉 𝜶𝒆𝒙𝒕 𝒗 = 𝜶𝒂𝒔𝒔𝒐𝒓𝒃𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒗 + 𝜶𝒔𝒄𝒂𝒕𝒕𝒆𝒓𝒊𝒏𝒈(𝒗

𝟏

𝒄𝝉(𝝂=

𝟏 − 𝑹

𝑳+ 𝜶𝒆𝒙𝒕(𝝂

𝒅

𝑳

𝑰 𝒕 = 𝑰𝟎𝒆𝒙𝒑 −𝒕

𝝉

𝝉 =𝑳

𝒄(𝟏 − 𝑹 + 𝜶𝒅

𝜶𝒆𝒙𝒕 𝝂 =𝑳

𝒄𝒅

𝝉𝟎 − 𝝉

𝝉𝟎𝝉

Risonatore ottico

Eq. Di Helmoltz

𝛻2𝑈 𝑟 + 𝑘2𝑈 𝑟 = 0𝜆𝑞 =

2𝑑

𝑞

τ

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0 5000 10000 15000 20000 25000

I(t)

(U

.A.)

Tempo (ns)

Misura della riflettività degli specchi

τ = 81948 ± 602 ns

𝜶 = 𝝈 𝑐𝑚2/𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑒𝑙𝑙𝑎 ∗ 𝑵 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑒𝑙𝑙𝑒𝑐𝑚3

𝜎 = 4.95 ∗ 10−27 𝑐𝑚2/𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑒𝑙𝑙𝑎 (Lorenz-Lorentz)

𝑁 = 24.99∗1018 particelle𝑐𝑚3 @ 21 ° C 1 atm

𝜶 = 𝟏. 𝟐𝟒𝟓 ∗ 𝟏𝟎−𝟕𝒄𝒎−𝟏

τ = 81948 ± 602 ns

𝟏

𝒄𝝉=

𝟏 − 𝑹

𝑳+ 𝜶𝒆𝒙𝒕

𝒅

𝑳

𝑹𝒔𝒑𝒆𝒓𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒂𝒍𝒆 = 99,99998 ± 0,0005 %

𝑹𝒄𝒐𝒔𝒕𝒓𝒖𝒕𝒕𝒐𝒓𝒆 = 99,997 %

𝜶𝒆𝒙𝒕 = 𝟏. 𝟐𝟒𝟓 ∗ 𝟏𝟎−𝟕𝒄𝒎−𝟏

d = L = 33 cm

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0 5000 10000 15000 20000 25000

I(t)

(U

.A.)

Tempo (ns)

Misura della riflettività degli specchi

# prova Q siringa (cc/min) Q aria (l/min) T aria (°C) τ (ns) dev. St (ns) αext (1/cm) Dev. St (1/cm)

0 0 20.19 76 71307 1802

1 0.1 20.19 81 70575 2077 2.1E-08 1.10E-07

2 0.5 20.19 84 68183 2066 9.1E-08 1.17E-07

3 0.9 20.19 89 65141 1836 1.9E-07 1.21E-07

0,00E+00

5,00E-08

1,00E-07

1,50E-07

2,00E-07

2,50E-07

3,00E-07

3,50E-07

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

α(c

m-1

)

Q siringa (cc/min)

Estinzione da vapori di Etanolo

Carbon nanoparticles

In Alcool Isopropilico

C = 1,48 μg/mL

# provaQ siringa

(cc/min)

Q aria

(l/min)

T air

(°C)τ (ns)

dev

standard

(ns)

0 0 30 133 39685 2002

1 0.1 30 133 39190 2035

2 0.2 30 133 39063 2130

3 0.4 30 133 34706 2107

4 0.8 30 133 29080 2145

Trattamento ad

ultrasuoni 5 min

0,00E+00

2,00E-07

4,00E-07

6,00E-07

8,00E-07

1,00E-06

1,20E-06

1,40E-06

1,60E-06

1,80E-06

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

αex

t(1

/cm

)Q siringa (cc/min)

Valori di αext per le varie prove#

provaτ (ns) dev std (ns) αext (1/cm) dev. Std (1/cm)

0 39685 2002

1 39190 2035 3.72E-08 3.08E-07

2 39063 2130 4.70E-08 3.17E-07

3 34706 2107 4.23E-07 3.97E-07

4 29080 2145 1.08E-06 5.73E-07

𝜶𝒆𝒙𝒕 𝝂 =𝑳

𝒄𝒅

𝝉𝟎 − 𝝉

𝝉𝟎𝝉

1,00E-08

1,00E-07

1,00E-06

1,00E-05

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

αex

t(1

/cm

)Q siringa (cc/min)

Valori di αext per le varie prove

# provaQ siringa

(cc/min)

αext

(1/cm)

concentrazione

(g/m3)

dev. standard

(g/m3)

1 0.1 3.72E-08 3.45E-09 8.30E-10

2 0.2 4.70E-08 4.35E-09 1.05E-09

3 0.4 4.23E-07 3.92E-08 9.43E-09

4 0.8 1.08E-06 9.96E-08 2.40E-08

0,00E+00

2,00E-08

4,00E-08

6,00E-08

8,00E-08

1,00E-07

1,20E-07

1,40E-07

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

con

cen

trazio

ne

(g/

m3)

Q siringa (cc/min)

Concentrazione di carbonio (g/m3)𝛼𝑒𝑥𝑡 = 𝛼𝑒𝑥𝑡,𝑠𝑝𝑒𝑐 𝑚2

𝑔 ∗ 𝐶 [𝑔

𝑚3].

10.8𝑚2

𝑔