該儀器由位于美國科羅拉多州博德市（Boulder,Colorado, USA）的粒子測量技術公司（Droplet Measurement Technologies,Inc.）制造。與PASS-3一樣，PAX不含慮膜，能快速、實時、連續、直接、精確地測量氣溶膠在870 納米、532 納米、或 405 納米波段的光吸收系數和光散射系數，進而得到消光系數、單次散射反照率和黑炭質量濃度。該儀器既可安裝在固定地點，也可以安裝在汽車、船舶、飛機等移動平臺上運行。

PAX 激光波段選擇：

Red (870nm)：    標準版-專門針對黑碳粒子的吸收特征設計。870nm激光（1.4W）對黑碳有*的靈敏性，因為在此波段，氣體和非黑碳類氣溶膠物質相對吸收能力非常低。

Green (532 nm)：    測量可見光部分，專門針對能見度的影響；

Blue (405 nm)：    測量有機物或者棕色碳含量影響的吸收特性；散射系數針對細粒子和超細粒子；

技術優勢

采用原位測量技術，無濾膜采樣，避免了數據中的人為污染；

在線直接同時測量光的吸收和散射特性，與黑碳質量濃度有關的吸收系數測量；

使用反式濁度技術，靈敏度*，快速測量，時間分辨率達到1秒；

實時數據顯示；

寬動力學測量范圍，連續自動運行；

高分辨率液晶顯示屏，可實時顯示數據和儀器狀態；

應用范圍

PAX可應用于空氣質量和能見度監測，大氣和氣候研究，健康研究，燃燒源排放及生物質燃燒等研究，也可用于清潔地區以及污染源采樣。 

應用案例

案例一

圖 1. 會議期間BC質量濃度的時間變化序列 

2012年美國國家空氣質量監測會議在丹佛召開期間，DMT的科學家Bruce Gandrud使用PAX連續監測當時參展攤位的空氣質量。PAX監測到早晨空氣中黑碳濃度的增加，圖1所示。黑碳濃度的升高由兩個因素造成：早晨以柴油為燃料的卡車運送貨物至賓館卸貨區和早晨大街上的交通增加。 

PAX在從丹佛到博德的途中也連續運行，BC在高速路的入口處(I-25)有明顯的高值出現；在44800秒時遇到暴風，可以看出BC有明顯的變化痕跡。見圖2。 

圖 3 描述了2012年夏季在落基山國家公園站點PAX運行記錄的數據小時平均值變化序列。

圖 4 展示了實驗室測量的生物質燃燒時吸收系數、散射系數和消光系數的變化情況。

案例二

2013 年 1 月 , 我國中東部地區發生持續性霧霾污染期間，湯莉莉等使用PAX和其它大氣環境監測儀器觀測了污染期間大氣光學性質的變化情況.觀測期間大氣顆粒物平均散射系數為 329±140 Mm/1, 平均吸收系數為 32±16.7 Mm/1, 散射和吸收系數在消光系數的平均占比分別為 0.9±0.03 和 0.09±0.03。

大氣顆粒物的散射、 吸收和消光系數均呈現出明顯的日變化特征(圖 2-2(g)~(i))。散射系數在 9:00~11:00和 18: 00~20: 00 出現高峰值，大氣顆粒物的散射系數在 12: 00~15: 00 會出現較低值。吸收系數與 BC 的日變化特征(圖 2(b))*.大氣顆粒物消光與散射系數呈*的日變化特征(圖 2(i)), 進一步反映出大氣顆粒物的消光系數主要是以散射系數的貢獻為主.

如圖 2-4 所示, 大氣能見度隨 RH 的升高而逐漸降低,特別地, 當 RH > 80%時大氣能見度總體迅速降低,而 PM1 質量濃度變化幅度較小, 說明觀測期間 RH 對此次持續性霧霾中大氣能見度產生一定的影響 . 此外, 大氣顆粒物散射系數和 PM1 質量濃度與大氣能見度之間分別呈高度相關(r2 值分別為 0.96 和 0.90),而 PM1~2.5 (空氣動力學直徑為 1~2.5 m)質量濃度與大氣能見度間呈較低相關性(r2=0.20), 進一步表明此次霧霾天氣過程中 PM1 中二次組分質量濃度的增加會引起大氣能見度的衰減。

圖 2-4 大氣水平能見度(Vis.)與顆粒物散射系數(Sca.)、空氣相對濕度、 PM1 和 PM1~2.5 質量濃度相關性

技術指標(型號870nm)

同時測量氣溶膠的光吸收系數和光散射系數

附加參數：溫度、濕度、氣壓

推導參數：黑碳質量濃度、消光系數Bext、單次散射反照率SSA、露點溫度

測量范圍( 吸收系數和散射系數) ： <1(1/Mm) - 10,000 (1/Mm) (60 秒平均);

散射積分角度：6o–174o

激光調制頻率：1500 Hz (方波)

靈敏度：<1 (1/Mm)

響應時間：< 10 秒

樣本流量：1 lpm，流量控制：臨界氣孔，隔膜泵

標定粒子：吸收系數，使用強吸收性粒子，如氣燈燃燒后的黑煙或者黑色玻璃碳；散射系數，使用強散射性的粒子，如硫酸銨、PSL標準粒子（Dp:200-260nm）

標定周期：一般為6個月，或大型觀測前后

零氣沖洗：根據需要開啟，或者根據用戶設置的時間間隔（5, 15, 20, 30, 或 60 分鐘）自動切換。零氣由高效空氣過濾器產生。

一般維護內容：流量檢查、內腔玻璃窗口清洗（或更換）、更換耗材部件

前面板內容：彩色觸屏顯示、兩個USB接口、電源開關、用戶交互界面（觸屏或鍵盤）

后面板內容：進樣口(?英寸)、尾氣口（?英寸）、AC?DC電源接口、RS-232接口、網線接口、兩個BNC接入口、兩個BNC接出口

數據存儲時長：>200天

數據輸出：網線 100/10 Mbps, 或 RS-232 接口

電源： 90 - 264 V, 47 - 63 Hz (交流電) or 12 V（直流電），功率：45W

PAX維護控制程序（PMC）：基于LabVIEW編寫，用于儀器控制維護、數據回放存檔。計算機和PMC不影響儀器運行和操作

安裝PMC的計算機要求：Windows XP, Vista, or Windows 7，內存1G以上

工作環境：溫度，0 – 40 C; 相對濕度，0–90 %（非凝結）

尺寸：18 x 48 x 61 cm （可以安放在19 英寸標準儀器架內）

重量：18 kg

工作原理

PAX 使用一個調頻二極激光同時測量氣溶膠的光吸收系數和光散射系數。

采樣流量為1 L/min，經兩個臨界氣孔控制，由內置氣泵吸入儀器內部，然后分流為兩路氣流，一部分進入光聲共鳴腔用于測量吸收系數，另一部分進入濁度儀用于測量散射系數。

吸收系數的測量使用原位光聲技術。激光束直接通過氣溶膠束，并設置為隔音室的諧振頻率。吸收性物質會被加熱，并迅速把熱量傳導給周圍的空氣。周期性的加熱可以產生相應的氣壓振動，再傳播給高靈敏性的麥克風。系統會確定諧振質量因子，用于定量氣溶膠吸收系數。所有感應器均使用振動相的靈敏度檢測。

PAX使用寬積分角度的反式濁度計測量光散射系數。散射系數包括所有粒子，不區分粒子的化學成分、混合狀態、粒子形態。 

包括項目 

儀器與內部數據存儲,數據回放和存檔軟件,硬體運輸箱,操作手冊,一年保修

在DMT工廠一天的訓練

電子郵件和 

配件（需單獨購買）

豪華硬殼運輸箱適合經常出差

PM1.0旋風分離器入口（1升/分鐘）為粒徑的選擇

PM 2.5旋風分離器入口（1升/分鐘）為粒徑的選擇

DMT_PAX光聲氣溶膠消光儀技術資料下載 

參考文獻

湯莉莉, 張運江, 孫業樂 , 等. 南京持續霧霾天氣中亞微米細顆粒物化學組分及光學性質. 科學通報, 2014, 59: 1955–1966.

Moosmüller, H., Arnott, W. P., Rogers, C. F., Bowen, J. L., Gillies, J. A., Pierson, W. R., ... & Norbeck, J. M. (2001). Time-resolved characterization of diesel particulate emissions. 2. Instruments for elemental and organic carbon measurements. Environmental science & technology, 35(10), 1935-1942.

Lewis, K., Arnott, W. P., Moosmüller, H., & Wold, C. E. (2008). Strong spectral variation of biomass smoke light absorption and single scattering albedo observed with a novel dual-wavelength photoacoustic instrument. Journal of Geophysical research, 113(D16), D16203.

Lan, Z. J., Huang, X. F., Yu, K. Y., Sun, T. L., Zeng, L. W., & Hu, M. (2012). Light absorption of black carbon aerosol and its enhancement by mixing state in an urban atmosphere in South China. Atmospheric Environment.