ISO 21501-4 é a norma reconhecida para calibração de contadores ópticos de partículas. Neste blog, examinamos os fundamentos do padrão ISO 21501-4 para aqueles que são novos na calibração do contador de partículas.

Por que preciso me preocupar com a ISO 21501-4?

Seu contador de partículas de aerossol precisará de manutenção de calibração ao longo de sua vida útil. Em sentido amplo, esta calibração significa contagens mais precisas que tornam possíveis tendências e comparações

A ISO 21501 possui quatro partes. A ISO 21501-4 é intitulada “Determinação da distribuição do tamanho de partícula – métodos de interação de luz de partícula única” e é especificamente para o Contador de Partículas de Aerossol de Espalhamento de Luz (LSAPC). Os LSAPCs incluem Lasair® III, IsoAir® Pro-E, Airnet® II, etc.

Requisitos de calibração ISO 21501-4

A norma ISO 21501-4 tem requisitos em torno do seguinte:

• Taxa de fluxo de amostra
• Eficiência de contagem
• Resolução
• Taxa de contagem falsa
• Configuração do tamanho de partícula

Qual é a taxa de fluxo da amostra?

A incerteza padrão da taxa de fluxo volumétrico deve ser igual ou inferior a 5%.

Se o LSAPC não tiver um sistema de controle de taxa de fluxo, esta subseção ISO 21501-4 não se aplica, no entanto, o fabricante precisa especificar o limite permitido de sua taxa de fluxo do LSAPC. A calibração da taxa de fluxo é realizada para garantir que um volume conhecido seja apresentado para a contagem de partículas. O padrão fornece dois requisitos diferentes com base no tipo de instrumento que está sendo testado:

(1) Instrumento com um Sistema de Controle de Fluxo (ou seja, bomba ou soprador)

• Compare o fluxo da Unidade em Teste (UUT) com o medidor de fluxo de referência certificado
• A faixa de passagem é de ± 5% do nominal

(2) Instrumento sem um Sistema de Controle de Fluxo

• Amostras UUT de um fluxo definido por sistema de fluxo certificado
• O fabricante especifica os limites permitidos de sua taxa de fluxo

O que é a eficiência da contagem do contador de partículas?

A eficiência da contagem do contador de partículas é uma razão dos dados de partículas medidos entre uma UUT e um instrumento de referência. O teste é realizado usando padrões de partículas de calibração, conhecidos como esferas de látex de poliestireno (PSLs), com dois tamanhos: um que está próximo da faixa de tamanho mínimo detectável relatado e outro que é 1,5 a 2 vezes maior do que o tamanho mínimo detectável. Uma imagem de PSLs é mostrada à direita. O PMS emprega contadores de partículas do Instrumento de Referência Universal (URI) que são calibrados contra um Medidor de Partículas de Mobilidade de Escaneamento e Contador de Partículas de Condensação.

 A eficiência de contagem deve ser de 50% ± 20% para partículas de calibração com um tamanho próximo ao mínimo.

A eficiência de contagem deve ser de 100% ± 10% para partículas de calibração com um tamanho de 1,5 a 2 vezes maior do que o tamanho mínimo de partícula detectável.

Qual é a resolução do contador de partículas?

O teste de resolução verifica a capacidade do instrumento de resolver pequenas diferenças no tamanho das partículas.

A resolução do tamanho deve ser igual ou inferior a 15% para partículas de calibração de um tamanho especificado pelo fabricante.

Por que a resolução do contador de partículas não é perfeita?

 

A intensidade do feixe de laser é mais alta no centro e degrada em direção às bordas, conforme mostrado no diagrama à esquerda. Como resultado, o tamanho das partículas é maior ao cruzar o centro do feixe do que partículas semelhantes que cruzam a borda do feixe. A curva em forma de Gauss (mostrada abaixo do padrão de feixe) ilustra o pico de dispersão de luz resultante quando uma partícula passa através do feixe de laser. A resolução é melhorada se as partículas forem iluminadas pela luz mais uniforme e de maior intensidade. Durante o projeto e desenvolvimento do instrumento, o PMS otimiza a resolução integrando lentes e máscaras modeladoras de feixe que podem produzir tamanhos de partículas mais consistentes, com resultados precisos e repetíveis.

O que é o Analisador de Altura de Pulso (PHA)?

Os contadores de partículas empregam fotodetectores de estado sólido que convertem a energia da luz espalhada em sinais elétricos. Os sinais, conhecidos como pulsos, são amplitudes proporcionais de energia que representam as partículas ou fótons testemunhados pelos detectores. Os pulsos são enviados para o PHA, e o PHA correlaciona a amplitude relativa do pulso com os limites ou caixas de tamanho de partícula do instrumento. Cada canal de partícula é representado por um escaninho de contagem e totalizado com outros pulsos que são da mesma amplitude.

O que é uma taxa de contagem falsa do contador de partículas?

 

A taxa de contagem falsa é determinada medindo a concentração do número de partículas na unidade de contagens por metro cúbico no intervalo de tamanho mínimo relatado durante a amostragem de ar limpo.

Sem limites de intervalo

O teste de contagem zero é uma medida de “ruído elétrico ou de sinal”.

ISO 21501-4 requer que essas especificações sejam atendidas ao realizar o teste de contagem zero:

 “… a concentração do número de partículas medido por m³ quando o LSAPC é definido para o tamanho mínimo detectável e o ar livre de partículas flui para o LSAPC.”

Além disso, o padrão ISO 21501-4 exige que apenas a taxa de contagem seja relatada. Alguns padrões, incluindo o Padrão Industrial Japonês (JIS), não possuem esse requisito. Indo além desse requisito, as calibrações do contador de partículas PMS incluem um teste de contagem zero final, que desafia o instrumento a atingir limites restritivos em contagens falsas. A utilização de limites restritivos, mesmo quando não exigidos pela norma, garante maior precisão no desempenho do instrumento e evita contagens falsas que aparecem como contagens de partículas.

Qual é a configuração do tamanho de partícula?

 

O erro de tamanho de partícula é calculado para o tamanho mínimo detectável e tamanhos adicionais. O teste demonstra que, se um instrumento dimensionar as partículas com precisão, também contará as partículas com precisão. A ISO 21501-4 requer o uso de um PHA para determinar a distribuição de partículas de três partículas de calibração diferentes que abrangem a faixa de tamanho das partículas.

Durante o projeto do instrumento, o PMS desenvolve uma curva de dimensionamento de partículas. A curva define os pontos de calibração e suas tensões ou valores limite associados. A curva também mostra os valores associados para outras partículas, em toda a faixa de amostragem do instrumento.
O gráfico à esquerda mostra os valores de limite / tensão entre a condição “como encontrado” e o resultado final da calibração. O erro de dimensionamento é a diferença entre a faixa de tamanho de partícula relatada do instrumento e o tamanho de partícula calculado.

O erro no tamanho das partículas deve ser menor ou igual a 10%.