Les aérosols sont des particules fines (liquides ou solides) en suspension dans l’air, qui possèdent une taille pouvant varier d’une fraction de micromètre à plusieurs micromètres. Les particules sont le plus souvent classées en différentes catégories selon leur diamètre aérodynamique moyen. Ce paramètre est important pour caractériser le pouvoir de pénétration des particules dans l’appareil respiratoire.
Il est conceptuellement facile d’attribuer une taille à une particule sphérique :
Il est cependant difficile de le faire avec un granulat :
Les diamètres équivalents sont utilisés pour la métrologie des particules, dérivés d’autres mesurandes :
- Diamètre de mobilité électrique (dₘ), basé sur la déviation d’une particule chargée sous un champ électrique dans un écoulement gainant ; les petites particules sont davantage déviées (classifiables par l’analyseur de mobilité différentielle, DMA)
- Diamètre aérodynamique (dₐ), basé sur la capacité des particules à changer de direction (c’est-à-dire leur inertie) dans un flux de gaz ; les petites particules sont plus faciles à dévier (classifiables par le classificateur aérodynamique des aérosols, AAC)
Le choix du diamètre de mesure est souvent arbitraire, régi par les conventions et les technologies de mesure disponibles.
Les particules complexes peuvent même être classées à la fois en fonction du diamètre aérodynamique et du diamètre de mobilité en mettant les classificateurs en série (connue sous le nom d’expérience de classificateur tandem). Vous trouverez ci-dessous quelques particules de suie qui ont d’abord été classées par un AAC, puis par un DMA afin d’affiner davantage leur structure en agrégats ressemblant à de longues chaînes. Ce type d’informations est inestimable pour étudier les nanoparticules manufacturées comme les nanotubes de carbone ou les fibres dangereuses comme l’amiante.
(Johnson, Zhang et al 2019)
Qu’est-ce que le diamètre aérodynamique ?
Le concept de taille aérodynamique s’explique peut-être mieux par l’utilisation d’un impacteur. Les particules accélèrent à travers une région de buse, et les plus grosses particules, incapables de suivre les lignes de gaz en raison de leur inertie, sont impactées sur une plaque, tandis que les particules ayant le plus petit diamètre aérodynamique suivent les lignes de courant et émergent.
Les impacteurs sont souvent utilisés pour collecter des échantillons d’aérosol, parfois avec plusieurs impacteurs avec des coupes de différentes tailles disposés sous la forme d’un impacteur en cascade.
Le diamètre aérodynamique d’une particule irrégulière est défini comme le diamètre d’une particule sphérique ayant une densité de 1 000 kg/m³ et la même vitesse de sédimentation que la particule irrégulière.
Le diamètre aérodynamique est la mesure de taille de choix pour de nombreux scientifiques en aérosols, en particulier ceux travaillant dans les domaines de l’inhalation, des effets sur la santé et de la filtration. En effet, le diamètre aérodynamique affecte directement la manière dont les particules se déposent dans un filtre ou à l’endroit où elles se déposent dans les poumons.
La taille aérodynamique augmente avec l’augmentation de la densité des particules. Les sphères denses ont un diamètre aérodynamique plus grand :
Il existe plusieurs instruments qui peuvent vous indiquer quelle est la distribution granulométrique aérodynamique d’un aérosol. L’AAC de CAMBUSTION, offre une résolution et une précision sans précédent, lorsqu’il est configuré avec un compteur de particules de condensation (CPC) comme spectromètre de scanning en diamètre aérodynamique.
En effet, plutôt que de simplement déterminer la taille des particules dans un flux d’aérosol, il est souvent souhaitable de pouvoir les classer pour une analyse en ligne plus approfondie.
La capacité unique de l’AAC à sélectionner les particules en fonction de leur diamètre aérodynamique sur une plage étroite, alors qu’elles restent en suspension sous forme d’aérosol, permet des études d’exposition pulmonaire sélectionnées en fonction de la taille (par exemple, pour inhaler des médicaments administrés) ou une exposition de cellules pulmonaires in vitro sélectionnée en fonction de la taille (aérosols nocifs) :
