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含AgI人工冰核粒子的电镜分析

苏正军 郑国光 关立友 张纪淮 黄庚

苏正军, 郑国光, 关立友, 等. 含AgI人工冰核粒子的电镜分析. 应用气象学报, 2008, 19(2): 137-144..
引用本文: 苏正军, 郑国光, 关立友, 等. 含AgI人工冰核粒子的电镜分析. 应用气象学报, 2008, 19(2): 137-144.
Su Zhengjun, Zheng Guoguang, Guan Liyou, et al. Particle sizing analysis on AgI pyrotechnics with the electron microscope. J Appl Meteor Sci, 2008, 19(2): 137-144.
Citation: Su Zhengjun, Zheng Guoguang, Guan Liyou, et al. Particle sizing analysis on AgI pyrotechnics with the electron microscope. J Appl Meteor Sci, 2008, 19(2): 137-144.

含AgI人工冰核粒子的电镜分析

资助项目: 

国家科技支撑计划“人工影响天气关键技术与装备研发”重点项目 2006BAC12B06

国家自然科学基金面上项目 40205001

Particle Sizing Analysis on AgI Pyrotechnics with the Electron Microscope

  • 摘要: 为深入认识当前人工影响天气作业中广泛使用的AgI焰剂的成冰特性, 利用电子显微镜对含AgI焰剂产生的人工冰核粒子尺度特征进行分析研究。利用环境场扫描电镜对焰剂颗粒的尺度分布和形态学特征进行研究, 利用场发射高分辨透射电镜纳米区域的X射线成分分析 (EDS) 对实验样品的颗粒结构特点和主要组成成分进行研究。实验结果表明:不同配方焰剂燃烧产生的颗粒谱分布特征有明显差异, 所取5种焰剂产生的颗粒平均谱分布, 其直径在0.02~0.50 μm之间的粒子数占98.96%, 即产生粒子绝大部分都可直接参加云内的成冰核化过程, 但其谱宽、峰值直径, 分布特征都不相同。透射电镜结果表明:焰剂颗粒的主要组成是KCl, 其表面附着AgI小颗粒, 该结构特征可能更有利于焰剂颗粒的成冰核化。利用中国气象科学研究院1 m3等温冷云室对AgI焰剂阈温对比实验表明:5种焰剂的成冰阈温在-3.5~-4.4 ℃范围内, 不同焰剂配方的阈温不同, 最大相差1 ℃。焰剂成冰核化速率主要由颗粒的大小 (均立方根直径) 决定, 同时受到谱宽、主峰位置等多种分布特征量影响, 改进配方时应综合考虑。同时, 由于高于-4.4 ℃时, 焰剂产生颗粒接触过冷水滴缺少活性, 即含AgI焰剂不适于云中较暖区的催化。
  • 图  1  扫描电镜下AgI人工冰核气溶胶粒子 (放大15000倍)(a) 无并合, (b) 并合

    Fig. 1  ESEM micrograph of some pyrotechnic particles on magnification of 15000 (a) not coagulated particles, (b) coagulated particles

    图  2  5种含AgI焰剂气溶胶颗粒谱

    Fig. 2  Particle size distribution from five kinds of flares as measured with an ESEM from samples collected in CAMS cloud chamber

    图  3  实验中1个0.3 μm含AgI颗粒的透射电镜扫描观测结果

    (a) 颗粒形状特征, (b) 颗粒主体部分的能谱特征, (c) 颗粒附着微粒部分的能谱特征

    Fig. 3  TEM-EDX scan of a 0.3 μm pyrotechnic particle

    (a) morphological analysis, (b) energy spectrometer about main body of the particle, (c) energy spectrometer about little attached parts of the particle

    图  4  -10 ℃时焰剂人工冰核引入云室后的衰减过程

    Fig. 4  Ice crystal formation kinetics for AgI aerosols in the isothermal cloud chamber at-10.0 ℃

    表  1  5种焰剂的含量AgI及其成冰阈温

    Table  1  The AgI contents and temperature thresholds of five kinds of pyrotechnic nucleats

    表  2  焰剂人工冰核粒子的电镜检测结果分析 (单位:μm)

    Table  2  Representative particle size distributions of pyrotechnics examined by ESEM (unit:μm)

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出版历程
  • 收稿日期:  2007-06-12
  • 修回日期:  2007-11-14
  • 刊出日期:  2008-04-30

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