MONITOR CAMPIONATORE BICANALE DI PARTICELLE PMx IN ATMOSFERA MANUALE D USO. Edizione Aprile 2008 rev. 19

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1 MONITOR CAMPIONATORE BICANALE DI PARTICELLE PMx IN ATMOSFERA MANUALE D USO Edizione Aprile 2008 rev. 19 Tutti i diritti riservati. Le informazioni contenute in questo documento sono da considerarsi riservate. Ogni forma di divulgazione è vietata. La riproduzione totale o parziale del contenuto di questo documento è possibile esclusivamente dietro espressa autorizzazione della FAI Instruments S.r.l.

2 INDICE 1. GENERALITÀ E AVVERTENZE DI SICUREZZA GENERALITÀ IDENTIFICAZIONE DELLA MACCHINA E DEL FABBRICANTE GARANZIA ISTRUZIONI PER LA RICHIESTA DI INTERVENTI ISTRUZIONI PER L ORDINAZIONE DEI RICAMBI DICHIARAZIONE DI CONFORMITÀ DELLA STRUMENTAZIONE SWAM 5a Dual Channel Monitor SIMBOLOGIA UTILIZZATA AVVERTENZE DI SICUREZZA Informazioni specifiche sul rischio di radiazioni ionizzanti NORMATIVE DI SICUREZZA ETICHETTE DI SICUREZZA USO PREVISTO DELLO STRUMENTO USO CONFORME ALLE PRESCRIZIONI STATO DELLA FORNITURA NOTE SULL INSTALLAZIONE E IL TRASPORTO Procedura di rimozione del blocco di sicurezza del sistema di misura di massa DESCRIZIONE DELLO STRUMENTO SPECIFICHE TECNICHE UNITÀ CHE COMPONGONO LO STRUMENTO Unità campionatore Teste di prelievo Linee di prelievo e trasferimento del campione sul mezzo filtrante Unità pompe Unità compressore IL CIRCUITO PNEUMATICO CALIBRAZIONE DEL SISTEMA DI REGOLAZIONE E MISURA DELLA PORTATA E CONTROLLI DI QUALITÀ SISTEMA DI MISURA DI MASSA Aspetti teorici Procedura di misura di massa Calcolo della massa del campione CALIBRAZIONE DEL SISTEMA DI MISURA DI MASSA Procedura di calibrazione Verifica automatica della calibrazione e controlli di qualità QC E FUNZIONALITÀ STRUMENTALE Messaggi di Warning Messaggi di Alarm

3 2.8 ELETTRONICA DI CONTROLLO, SOFTWARE DI GESTIONE E INTERFACCE GESTIONE REMOTA DELLA STRUMENTAZIONE GSM modem USCITA DATI IN FORMA ANALOGICA CARATTERISTICHE DELLA MECCANICA DI SEQUENZIALIZZAZIONE GESTIONE STRUMENTALE IN ASSENZA DI ALIMENTAZIONE DI RETE batterie in tampone PROCEDURA DI AUTOSPEGNIMENTO Power Down MODALITÀ OPERATIVE MODALITÀ MONITOR MODE MODALITÀ REFERENCE MODE Reference Mode Normal Reference Mode Split constant flow rate Reference Mode Split constant Stokes number MODALITÀ CAMPIONATORE CON MISURA DI MASSA DISABILITATA GESTIONE DELLE MEMBRANE FILTRANTI MODULO DI MOVIMENTAZIONE DEI FILTRI COMPOSIZIONE DI UN FILTRO COMPLETO SCELTA DEI MEZZI FILTRANTI SCELTA DEL PORTAFILTRO (β equivalent spot area) COMPOSIZIONE DEI CONTENITORI LOADER E UNLOADER CONSIDERAZIONI SULL AUTONOMIA DELLO STRUMENTO INSERIMENTO DELLE MEMBRANE FILTRANTI NEI PORTAFILTRI INSERIMENTO DEI FILTRI NEL LOADER RIMOZIONE DEI FILTRI DALL UNLOADER Rimozione delle membrane dal portafiltro CONTROLLI AUTOMATICI SUL CARICAMENTO DELLE MEMBRANE FILTRANTI CICLI DI CAMPIONAMENTO INTERFACCIA STRUMENTO - OPERATORE CONTROLLI E INDICATORI STATI DI FUNZIONAMENTO Modalità di lavoro IMPOSTAZIONE DATA E ORA IMPOSTAZIONE DEI PARAMETRI DI CAMPIONAMENTO E MISURA (Instrument Setting) INSERIMENTO O SOSTITUZIONE DELLE LAMINE DI RIFERIMENTO IN ALLUMINIO PREPARAZIONE E INSERIMENTO DEI FILTRI SPIA AVVIO DEL CAMPIONAMENTO

4 5.8.1 Avvio del campionamento in modalità Monitor Mode Avvio del campionamento in modalità Reference Mode Normal Avvio del campionamento in modalità Reference Mode Split Constant flow rate Avvio del campionamento in modalità Reference Mode Split Constant Stokes number INTERRUZIONE DEL CAMPIONAMENTO Interruzione manuale utilizzando la procedura di Abort Interruzione automatica dei cicli di campionamento per mancanza di filtri ENDING RIMOZIONE DEI FILTRI procedura di Unloading PROCEDURA DI RESET DATI CAMPIONAMENTO E MISURA INFORMAZIONI DISPONIBILI DURANTE IL CAMPIONAMENTO (Instrument Info) Sampling Info Beta Info Test Info Program Info System Info Warnings Info INFORMAZIONI CONTENUTE NEL BUFFER DATA Accesso al buffer data da display COLLEGAMENTO CON PC ESTERNO E DOWNLOAD DEI DATI MEMORIZZATI NEL BUFFER DATA AZZERAMENTO DEL BUFFER DATA SERVIZIO INVIO SMS TEST E CONTROLLI DI QUALITÀ VERIFICA DELLA CALIBRAZIONE E DELLA TENUTA DEL CIRCUITO PNEUMATICO Leak test Procedura di avvio dell Auto Leak Test Line A/B Procedura di avvio del Manual Leak Test Line A/B Span test Procedura di avvio dell Auto Span Test Procedura di avvio del Manual Span Test per la verifica della calibrazione pneumatica VERIFICA DELLA CALIBRAZIONE DEL SISTEMA DI MISURA DI MASSA (Beta Span Test) Avvio del test (STATUS: Sampling) Avvio del test (STATUS: Ready) BATTERY TEST MODEM SIGNAL SMS TEST FULL MECHANICS TEST ZERO TEST: verifica dell offset Determinazione dei valori medi di massa per il calcolo dell Offset MANUTENZIONE

5 8.1 MANUTENZIONE PREVENTIVA ORDINARIA Pulizia della testa di prelievo Scarico della condensa dalla linea di prelievo Controllo della linea di prelievo Controllo del compressore di servizio Manutenzione e d aspirazione MANUTENZIONE STRAORDINARIA RIMESSAGGIO E SMALTIMENTO APPENDICI APPENDICE 1: Struttura del Buffer Data APPENDICE 2: Lista dei comandi da PC (RS232) APPENDICE 3: Struttura del Menu APPENDICE 4: Instrument Settings APPENDICE 5: Instrument Info APPENDICE 6: Instrument Tools APPENDICE 7: ALARM APPENDICE 8: WARNINGS APPENDICE 9: Parti di ricambio e accessori APPENDICE 10: Configurazioni delle linee di prelievo (alcuni esempi applicativi) APPENDICE 11: Misura di massa APPENDICE 12: Fasi operative di sequenzializzazione Gestione filtri in modalità Monitor Mode A&B Gestione filtri in modalità Reference Mode INDICE ANALITICO

6 CAPITOLO 1 1. GENERALITÀ E AVVERTENZE DI SICUREZZA 1.1 GENERALITÀ Le istruzioni contenute nel seguente manuale soddisfano le esigenze di sicurezza, installazione, messa in funzione e manutenzione dello strumento SWAM 5a Dual Channel Monitor FAI Instruments s.r.l. si riserva il diritto di apportare modifiche agli strumenti oggetto del presente manuale. Eventuali aggiornamenti saranno allegati in calce o dovranno essere richiesti direttamente al costruttore. II presente manuale deve essere considerato parte integrante dello strumento, deve rimanere sempre disponibile e consultabile da parte del personale interessato. Gli addetti all installazione alla conduzione e alla manutenzione dello strumento leggano attentamente il presente manuale, con particolare attenzione al Capitolo 1 (SICUREZZA). 1.2 IDENTIFICAZIONE DELLA MACCHINA E DEL FABBRICANTE La targa di identificazione si trova sul retro dell unità campionatore dello strumento: Via Aurora, FONTE NUOVA (Roma) Tel. (+39) / Fax (+39) i-instruments.it SISTEMA: SWAM 5a Dual Channel Monitor Numero di Serie : Anno : Alimentazione: 230V / 50 Hz/ 5A Categoria del dispositivo: Identificazione del dispositivo: Fabbricante responsabile : Strumento per monitoraggio particolato in atmosfera SWAM 5a Dual Channel Monitor FAI Instruments s.r.l. Via Aurora, FONTE NUOVA (Roma) Tel. (+39) (+39) Fax (+39) info@fai-instruments.it 6

7 1.3 GARANZIA FAI Instruments s.r.l. garantisce i propri prodotti da difetti di progettazione, lavorazione e dei materiali utilizzati, che li rendano inidonei all uso al quale sono destinati purché utilizzati in modo appropriato. Salvo diverso accordo scritto tra FAI Instruments s.r.l. ed il Committente Ia garanzia ha validità di anni 1 (uno) dalla data di spedizione o dalla data della consegna. FAI Instruments s.r.l. in caso di guasto nel periodo di garanzia effettuerà a sua discrezione Ia riparazione o Ia sostituzione a proprie spese delle parti riconosciute come difettose. La garanzia non copre vizi causati da incidente, negligenza, uso di parti di ricambio non originali, utilizzo, installazione o manutenzione non appropriati, riparazione o tentativi di riparazione non effettuati da personale autorizzato, normale usura di parti e componenti o da qualsiasi altra causa non imputabile a FAI Instruments. 1.4 ISTRUZIONI PER LA RICHIESTA DI INTERVENTI Per qualsivoglia tipo di informazione relativa all uso, alla manutenzione, all installazione ecc., il costruttore è sempre a disposizione per le richieste del Cliente. Da parte del Cliente è opportuno porre i quesiti in termini chiari con riferimento al presente manuale ed indicando sempre i dati riportati nella targa identificativa (modello e matricola dello strumento). I tecnici qualificati ad assolvere il compito di assistenza e ad effettuare interventi manutentivi, rispondono ai numeri telefonici, di fax e di posta elettronica del costruttore o del centro di assistenza autorizzato per l area. 1.5 ISTRUZIONI PER L ORDINAZIONE DEI RICAMBI Lo strumento può, nel tempo, richiedere la sostituzione di parti soggette ad usura o danneggiate accidentalmente. A questo scopo il Cliente, consultando la lista delle parti di ricambio e accessori inclusa nei presente manuale in Appendice 9, può effettuare l ordinazione delle parti da sostituire. Si rammenta che solo un Tecnico Specializzato può effettuare operazioni di riparazione, restando a carico del Cliente le sole operazioni di uso e di manutenzione ordinaria indicate nel presente manuale. 7

8 1.6 DICHIARAZIONE DI CONFORMITÀ DELLA STRUMENTAZIONE SWAM 5a Dual Channel Monitor DICHIARAZIONE DI CONFORMITÀ Il costruttore: dichiara qui di seguito che lo strumento: FAI Instruments s.r.l. Via Aurora, FONTE NUOVA (Roma) Tel. (+39) Fax (+39) CAMPIONATORE E MISURATORE BICANALE POLVERI IN ATMOSFERA SWAM 5a Dual Channel Monitor è conforme con quanto previsto dalle seguenti direttive europee, comprese le ultime modifiche e con la relativa legislazione nazionale di recepimento: direttiva 73/23/CE sul materiale elettrico in bassa tensione direttiva 89/336/CE sulla Compatibilità Elettromagnetica e che sono state applicate le seguenti norme tecniche: Sicurezza: EN Prescrizioni di sicurezza per apparecchi elettrici di misura, controllo e per utilizzo in laboratorio Compatibilità Elettromagnetica: EN Emissione e Immunità EN EN Armoniche Flicker L Amministratore unico 8

9 1.7 SIMBOLOGIA UTILIZZATA In questo manuale i seguenti simboli sono utilizzati per richiamare l attenzione alle segnalazioni di pericolo.! Pericolo Indica in generale un PERICOLO con rischio di infortunio, anche mortale, per l utilizzatore. Tensione Elettrica Indica la presenza di elementi in TENSIONE ELETTRICA il cui contatto può provocare la morte. L inosservanza di questa avvertenza può comportare rischi di folgorazione. Radiazioni Ionizzanti Indica la presenza di RADIAZIONI IONIZZANTI che possono causare danni alla salute. La non osservanza di questa avvertenza può comportare rischi di neoplasia. Leggere attentamente Leggere con adeguata attenzione i blocchi di testo indicati da questo simbolo. Le informazioni contenute nell'avvertenza segnalata sono di particolare importanza per il perfetto funzionamento della strumentazione e per la sicurezza dell operatore. Attenzione Rappresenta un avvertimento la cui non osservanza può causare danni allo strumento o un suo non corretto funzionamento. 9

10 1.8 AVVERTENZE DI SICUREZZA Il sistema SWAM 5a Dual Channel Monitor è un sistema di campionamento e misura di massa del materiale particellare aerodisperso su membrane filtranti. La misura di massa viene effettuata utilizzando una sorgente interna di radiazioni β a bassa attività. Tale sorgente non costituisce un pericolo per il personale. Deve comunque essere applicata, sia all interno che all esterno del locale, un idonea segnaletica di sicurezza relativa alla presenza di apparecchiature che contengono sorgenti di radiazioni ionizzanti. L'accesso al locale in cui opera il sistema deve essere permesso solo a personale autorizzato. Il locale deve essere dotato di un sistema di allarme incendio e di idonei mezzi di estinzione del fuoco. L uso dello strumento è riservato solo a personale addestrato. Gli interventi all interno dello strumento possono essere effettuati solo da personale tecnico qualificato e autorizzato Informazioni specifiche sul rischio di radiazioni ionizzanti Il sistema SWAM 5a Dual Channel Monitor contiene al suo interno una sorgente beta di 14 C avente attività nominale pari a 3.7 MBq (100 µci). La sorgente si trova chiusa in un blocco meccanico inaccessibile e solidale con lo strumento. All esterno pertanto si possono rilevare soltanto piccoli ratei di radiazioni confrontabili al fondo naturale. Il rischio di generare contaminazione nelle normali condizioni di funzionamento è quindi pressoché nullo. Ai sensi della legislazione italiana vigente i lavoratori addetti all impiego dell apparecchiatura non sono pertanto classificabili come esposti e non necessitano di sorveglianza medica. Per cautela deve essere comunque previsto un controllo periodico, con frequenza annuale, della contaminazione superficiale dello strumento mediante misure dirette e indirette effettuate da un Esperto Qualificato in radioprotezione. Solo in caso di incidenti gravi, quali un incendio, si può ipotizzare un rischio di dispersione di materiale radioattivo nell ambiente circostante. Una valutazione analitica, condotta in accordo alle norme vigenti per vari scenari anche pessimistici e poco probabili, porta a stimare situazioni con valori di dose non apprezzabili per gli individui o per la popolazione. Il locale /cabina in cui lo strumento sarà installato dovrà comunque prevedere sistemi di allarme e idonei mezzi di estinzione del fuoco. L installazione e la rimozione della sorgente dallo strumento richiede una procedura specifica che comporta la rimozione di un blocco meccanico con un strumento appositamente progettato. L operazione deve comunque essere effettuata da personale istruito e autorizzato dotato di protezioni (DPI) quali guanti in gomma di adeguato spessore e camice. Le norme di comportamento e la procedura per la manipolazione della sorgente sono fornite con la sorgente stessa. 10

11 1.9 NORMATIVE DI SICUREZZA Il sistema SWAM 5A Dual Channel Monitor è stato progettato in modo da soddisfare i requisiti specificati dalle seguenti Direttive europee e successive modificazioni: Direttiva 73/23/CE Direttiva 89/336/CE materiale elettrico in bassa tensione Compatibilità Elettromagnetica L apparecchiatura è rispondente alle seguenti norme tecniche armonizzate: EN EN EN EN Prescrizioni di sicurezza per apparecchi elettrici di misura, controllo e per utilizzo in laboratorio Requisiti di compatibilità EM - Emissione e Immunità Armoniche Flicker 1.10 ETICHETTE DI SICUREZZA Al sistema SWAM 5a Dual Channel Monitor sono applicate sul retro dell unità campionatore le seguenti etichette di avvertenza pericolo: ATTENZIONE SOLO PERSONALE TECNICO QUALIFICATO E AUTORIZZATO PUO APRIRE ED ACCEDERE ALLE PARTI INTERNE ALL INTERNO DELLO STRUMENTO SONO PRESENTI : RADIAZIONI IONIZZANTI TENSIONI PERICOLOSE Nessuna delle etichette di avvertenza-pericolo deve essere rimossa. Tutte le etichette devono essere mantenute in buono stato e immediatamente sostituite se risultano danneggiate o illeggibili. 11

12 1.11 USO PREVISTO DELLO STRUMENTO Lo strumento è progettato per il seguente uso: effettuare il campionamento automatico e sequenziale di materiale particellare in sospensione in atmosfera su membrane filtranti effettuare la misura di massa del particolato raccolto attraverso la metodologia dell attenuazione β. Lo strumento è realizzato per essere utilizzato nelle seguenti condizioni: temperatura e umidità relativa in accordo con i dati tecnici specificati atmosfera non potenzialmente esplosiva o a rischio d incendio. Lo strumento deve essere usato soltanto per l impiego e nelle condizioni ambientali espressamente previsti nel presente manuale: ogni altro uso è da considerarsi improprio e non è ammesso USO CONFORME ALLE PRESCRIZIONI Lo strumento deve essere impiegato, per l uso previsto, solo in perfette condizioni tecniche di funzionamento e da parte di personale qualificato in stretta osservanza delle vigenti norme di sicurezza e delle norme per la prevenzione degli infortuni. II presente "Manuale d uso " è pertanto destinato all'utilizzatore Qualificato che è tenuto a: verificare la rispondenza dell ambiente e delle relative predisposizioni all'idonea installazione/utilizzazione conoscere dettagliatamente tutte le operazioni necessarie per il corretto uso e manutenzione ordinaria, tutte le norme di sicurezza generali e le avvertenze riportate nel manuale non effettuare operazioni di riparazione dello strumento. Il presente "Manuale d uso " è inoltre destinato al Tecnico Qualificato che potrà, sulla base di istruzioni dettagliate ricevute in apposito corso di addestramento, effettuare: operazioni di manutenzione straordinaria (riparazioni) dello strumento manipolazione della sorgente β (installazione, rimozione, stoccaggio, ecc.) In caso di necessità, per la manutenzione straordinaria (riparazioni), ci si può rivolgere al Servizio Assistenza Tecnica FAI Instruments s.r.l. o ad un suo centro di assistenza AUTORIZZATO che può intervenire con Tecnici Specializzati, strumentazione idonea e parti di ricambio originali. 12

13 1.13 STATO DELLA FORNITURA Lo strumento viene fornito, se non diversamente specificato nel contratto/ordine, in imballaggio commerciale standard e nella seguente configurazione: Posiz. DESCRIZIONE QUANTITÀ 1 Manuale d uso 1 2 Unità monitor 1 3 Unità pompa 2 4 Testa di prelievo PMx (**) 2 5 Contenitore per filtri vergini (Loader) capacità: 35 portafiltri 1 6 Contenitore per filtri campionati (Unloader) capacità: 35 portafiltri 1 7 Portafiltri (β equivalent spot area 7.07 cm 2 ) 40 8 Sonda di temperatura 2 9 Cavo alimentazione di rete 1 10 Cavo di collegamento elettrico monitor - pompa 2 11 Tubo flessibile per il collegamento monitor - pompa 2 12 Compressore 1 13 Tubo compressore 1 14 Kit di accessori in dotazione filtro Ref 1 per beta test filtro Ref 2 per beta test supporto per inserimento filtri vergini 1 (**) Item da definire nell ordine NOTA: Il sistema non è fornito con la sorgente radioattiva installata. Essa viene normalmente consegnata separatamente secondo accordi contrattuali specifici e seguendo le relative procedure di sicurezza applicabili per il suo maneggio trasporto e stoccaggio. ATTENZIONE: La detenzione della sorgente comporta obblighi di legge particolari che devono essere preventivamente assolti da parte dell utilizzatore. L installazione e la rimozione della sorgente possono essere effettuate solo da personale qualificato ed espressamente autorizzato. 13

14 1.14 NOTE SULL ISTALLAZIONE E IL TRASPORTO Procedura di rimozione del blocco di sicurezza del sistema di misura di massa Prima di accendere lo strumento è necessario rimuovere il blocco che protegge la meccanica del sistema di misura di massa, infatti per evitare possibili danneggiamenti durante le fasi di trasporto e installazione il connettore d alimentazione del sistema di misura è collegato alla scheda di blocco (vedi fig.b). Per rimuovere il sistema di bloccaggio aprire il pannello frontale dello strumento, svitando le due viti poste sui lati (fig. A), e scollegare il connettore dalla scheda di blocco (fig. B e C). Inserire quindi il connettore femmina nel connettore maschio contrassegnato dalla scritta Geiger della scheda MOTEV (fig. D). Richiudere il pannello frontale dello strumento e riavvitare le due viti laterali. Fig. A Fig. B Fig. C Fig. D 14

15 CAPITOLO 2 2. DESCRIZIONE DELLO STRUMENTO SWAM 5a Dual Channel Monitor è un sistema di campionamento automatico sequenziale di materiale particellare su mezzi filtranti che opera con due linee di prelievo indipendenti, progettato e realizzato come fondamentale supporto per studi volti a caratterizzare lo stato della qualità dell aria in relazione all inquinamento da materiale particellare PM x. La misura di massa dei due campioni prelevati è effettuata contestualmente grazie all implementazione di una tecnica innovativa, basata sulla metodologia dell attenuazione β, che permette di raggiungere un incertezza sul dato di misura di massa dell ordine di 10 µg. SWAM 5a Dual Channel Monitor consente quindi di monitorare contemporaneamente, con elevato standard qualitativo, l evoluzione temporale delle concentrazioni di massa di due frazioni di materiale particellare aerodisperso PM x (ad esempio PM 10 e PM 2,5 ). La disponibilità dei campioni accumulati su membrane filtranti ne permette inoltre la caratterizzazione chimica. Le caratteristiche progettuali e realizzative della strumentazione consentono di effettuare valutazioni di carattere metrologico di sistemi di campionamento e misura di massa del materiale particellare (valutazione delle perdite di composti volatili durante la fase di arricchimento, valutazione dell equivalenza fra differenti teste di prelievo, valutazione dei bias associati a variazioni nel taglio granulometrico del sistema di frazionamento, valutazione della riproducibilità della misura di massa, ecc). 15

16 2.1 SPECIFICHE TECNICHE Intervallo operativo di misura dello spessore di massa Riproducibilità nella misura dello spessore di massa Riproducibilità della misura di massa Sorgente β Portata operativa Riproducibilità della misura di portata Incertezza relativa della misura di portata Controllo della portata Massima caduta di pressione consentita Capacità dei contenitori di carico/scarico Portafiltri Dispositivi I/O Aria compressa di servizio Alimentazione elettrica Potenza elettrica assorbita Continuità alimentazione in corrente continua Unità compressore Condizioni operative (all interno della cabina di installazione) Spessore di massa totale (mezzo filtrante + film materiale particellare) fino a 10 mg/cm² ± 2 µg/cm² ± 10 µg; ± 15 µg; ± 23 µg rispettivamente con area utile di campionamento di 5.20; 7.07; cm² 14 C con attività nominale 3.7 MBeq (100 µci) Programmabile nel range m³/h 1% del valore letto 2% del valore letto Automatico con valvola di regolazione azionata da motore passo-passo. Stabilità nel controllo della portata migliore del 1% del valore nominale richiesto 40 kpa a 2.3 m³/h Numero 36 portafiltri (o 72 su richiesta) Fornitura standard: per membrane filtranti 47 mm Interfaccia RS232 per collegamento PC (dotata di 2 connettori DB9 maschi utilizzabili in mutua esclusione) Interfaccia RS232 per collegamento a Modem GSM/PSTN (dotata di 1 connettore DB9 femmina) Pressione operativa kpa (fornita da compressore ausiliario in dotazione con lo strumento) 230 V (± 10%) 50 Hz monofase 1200 W (max) 2 batterie in tampone 12 V 3.5 Ah - Autonomia per completamento misure e movimentazione filtri 12 l/min a 300 kpa Umidità Relativa inferiore a 85% (senza condensa) Condizioni ambientali d immagazzinamento Temperatura da - 10 a + 55 C Dimensioni (L x P x H) Unità campionatore Unità pompa Unità compressore Pesi Unità campionatore Unità pompa Unità compressore Teste di prelievo di fabbricazione FAI Instruments (fornibili a richiesta) 430 x 540 x 370 mm 200 x 320 x 200 mm 180 x 320 x 200 mm 36 kg 10 kg 18 kg Testa per taglio PM10 (LVS-PM10 rispondente alla norma EN , portata nominale 2.3 m³/h) Testa per taglio PM10 LVS-PM10 con portata nominale 1 m³/h (equivalente al modello LVS-PM10 EN ) Testa per taglio PM2.5 (LVS-PM2.5 portata nominale 2.3 m³/h) Testa per taglio PM2.5 (LVS-PM2.5 portata nominale 1 m³/h) Testa per taglio PM1 (LVS-PM1 portata nominale 2.3 m³/h) 16

17 Cabinet per esterno (fornibile a richiesta) Cabinet modulare per esterno 3 moduli funzionali: Modulo 1 per l alloggiamento dello strumento Modulo 2 per l alloggiamento del sistema di condizionamento Modulo 3 per l alloggiamento delle pompe e del compressore di servizio (Un quarto Modulo opzionale può essere installato per l alloggiamento del Water Chiller per il raffreddamento dei filtri campionati) Materiali: Struttura : legno laminare 3 strati, Materiale isolante interno: schiuma PE autoestinguente Classe 1 Protezione solare: resina epossidica Colore: Struttura: light grey RAL 7035, Protezione solare: bianco Dimensioni e Pesi: Modulo strumento: 700 x 700 x 1000 mm 40 kg Modulo condizionatore: 700 x 700 x 350 mm 20 kg Modulo pompe e compressore di servizio: 700x700x350mm 20 kg Base Inox con piedi regolabili: 700x700x250/300mm 10 kg Tetto: 900 x 1050 x 4 mm 5 kg TOTALE: 700 x 700 x 1950/2000 mm 95 kg 17

18 2.2 UNITÀ CHE COMPONGONO LO STRUMENTO Unità campionatore L unità contiene al suo interno tutti i servo-meccanismi e i dispositivi di campionamento e misura. Nella parte frontale è presente il pannello di comando e controllo, in quella posteriore le connessioni pneumatiche ed elettriche e le interfacce di comunicazione, mentre su quella superiore gli alloggiamenti per i contenitori dei filtri e l attacco delle linee di prelievo. L unità è mostrata nelle figure 2.1 e 2.2 in vista frontale e posteriore. fig. 2.1 fig Teste di prelievo Lo strumento campiona il particolato in sospensione utilizzando teste di prelievo con frazionatore granulometrico. Lo strumento può operare contemporaneamente con due teste di prelievo differenti (PTS, PM10, PM2.5, PM1, ecc.), purché aventi portate nominali comprese fra m³/h. Il valore della portata operativa viene scelto in funzione delle caratteristiche della testa impiegata e del taglio granulometrico desiderato. Viene di seguito riportato l elenco delle teste di prelievo con caratteristiche antivento e antipioggia, fabbricate dalla FAI Instruments, fornibili con la strumentazione: - Testa per taglio PM 10 (modello LVS-PM10 come definita nella norma europea di riferimento EN Annex B1 - Design criteria for PM10 reference sampler - e nel DM 60 del 02/04/2002, portata nominale 2.3 m³/h) - Testa per taglio PM 10 LVS-PM10 con portata nominale 1 m³/h (equivalente al modello LVS- PM10 EN ) - Testa per taglio PM 2.5 (LVS-PM2.5 portata nominale 2.3 m³/h) - Testa per taglio PM 2.5 (LVS-PM2.5 portata nominale 1 m³/h) - Testa taglio PM 1 (LVS-PM1 portata nominale 2.3 m³/h) 18

19 2.2.3 Linee di prelievo e trasferimento del campione sul mezzo filtrante L accumulo sulle membrane filtranti avviene con il trasferimento del campione a una temperatura prossima a quella ambiente dalla testa di prelievo al filtro. La linea di prelievo è dotata di una camera coassiale nella quale transita aria ambiente, prelevata da un aspiratore ausiliario, assicurando così un buon effetto termostatico sulla linea. La strumentazione misura e memorizza i valori delle principali variabili utili a descrivere la fase di campionamento, fornendo così tutte le informazioni necessarie a caratterizzare il trasferimento e l accumulo del campione sul mezzo filtrante. NOTA: Per particolari esigenze metrologiche e studi sui processi evaporativi del materiale particellare le linee di adduzione possono essere dotate di sistemi accessori di raffreddamento o riscaldamento a temperatura controllata. 19

20 2.2.4 Unità pompe Le due unità pompa, poste a valle dell unità campionatore, aspirano l aria dall ambiente attraverso le teste di prelievo, le linee di adduzione e le due membrane filtranti Le unità sono costituite da una pompa a pistone dotata di un polmone per livellare le fluttuazioni della pressione in linea e di un filtro silenziatore posto sull uscita. Pompa Silenziatore (uscita aria) La regolazione automatica della portata è effettuata in modo indipendente sulle due linee di campionamento. NOTA: Il campionatore può essere utilizzato anche con altri tipi di pompe (per esempio a palette di grafite) Ingresso aria fig. 2.3 Polmone Unità compressore Lo strumento è corredato di un compressore di servizio idoneo a fornire aria compressa a kpa, utilizzata dallo strumento per i movimenti dei servo-meccanismi. Nota: Se in sito è presente un sistema in grado di fornire aria compressa (filtrata e deumidificata), il compressore non è ovviamente necessario. fig

21 2.3 IL CIRCUITO PNEUMATICO Il modulo di campionamento utilizza due pompe che permettono di raggiungere una portata operativa impostabile nel range m 3 /h. La regolazione in tempo reale della portata avviene agendo su un motore passo-passo che aziona una valvola di regolazione. Due elettrovalvole poste su ciascuna linea di prelievo permettono di commutare il circuito pneumatico dalla configurazione di campionamento alla configurazione di Span test (verifica automatica della calibrazione del sistema di misura della portata, vedi par ) e di Leak test (verifica automatica della tenuta del circuito pneumatico, vedi par ). Le tre possibili configurazioni pneumatiche sono quindi: - campionamento: EV1 aperta EV2 chiusa - Leak test: EV1 chiusa EV2 chiusa - Span test: EV1 chiusa EV2 aperta LOADER Contenitore filtri vergini UNLOADER Contenitore filtri campionati Carico filtro MODULO DI MOVIMENTAZIONE MEZZI FILTRANTI MODULO DI CAMPIONAMENTO Filtro in campionamento EV1 MODULO DI M ISURA Filtro in campionamento EV1 Scarico filtro UNITA DI CAMPIONAMENTO E MISURA DISPLAY TASTIERA LED EV2 Valvola Regolazione portata Linea B EV2 Valvola Regolazione portata Linea A ELETTRONICA DI GESTIONE E CONTROLLO Misuratore portata Linea B Misuratore portata Linea A Alimentatore Uscita analogica Porte di comunicazione MODULO ELETTRONICO DI GESTIONE E CONTROLLO Presa Aria Presa Aria Alimentazione elettrica Aria in uscita UNITA POMPA LINEA B UNITA POMPA LINEA A Aria in uscita Alimentazione elettrica La misura della portata di campionamento si basa sulle leggi fisiche che governano il trasferimento di massa d aria attraverso un orificio, che nello SWAM 5a Dual Channel Monitor è posto a valle della valvola di regolazione. Misurando la pressione P p a valle dell orificio, la caduta di pressione sull orificio P e la temperatura dell aria T m nella zona di misura si può calcolare il valore della portata standard Qs attraverso la relazione: Qs = f (z) 21

22 dove: z = ( 2 p ) P P P T m Nello SWAM 5a Dual Channel Monitor la forma della funzione f(z) è approssimata ad un polinomio di secondo grado in z i cui coefficienti vengono determinati attraverso una procedura di calibrazione multipoint (vedi par. 2.4 Calibrazione del sistema di regolazione e misura della portata ) Di seguito viene riportata la schematizzazione del circuito pneumatico riferita ad una singola linea pneumatica. Linea di prelievo: Pa: pressione atmosferica Ta: temperatura dell aria Tf: temperatura nella zona d accumulo Pf: pressione a valle del filtro P: caduta di pressione sull orificio del sistema di misura Pp: pressione pompa Linea di test: Tc: temperatura dell aria all ingresso dell orificio fig

23 2.4 CALIBRAZIONE DEL SISTEMA DI REGOLAZIONE E MISURA DELLA PORTATA E CONTROLLI DI QUALITÀ La calibrazione del sistema pneumatico viene eseguita in sede di collaudo utilizzando strumentazioni per la misura di portata, volume, temperatura e pressione, dotate di certificati di tracciabilità rispetto a metodologie primarie. In particolare essa si basa su un approccio di calibrazione multipoint nel range di portata operativa Nm³/h (T=273.1 K; P=101.3 kpa). Ad ogni valore z i fornito dallo strumento ad una definita portata operativa viene associato il corrispondente valore della portata standard di riferimento. In tal modo è possibile calcolare i coefficienti a, b e c di una relazione di secondo grado in z y=az 2 +bz+c, che rappresenta la funzione di massima verosimiglianza nel descrivere la relazione fra z e la portata di riferimento. 3 Flow rate multipoint calibration Reference flow meter (m³/h) 2 1 y = x x R 2 = Zi In condizioni operative la garanzia della corretta implementazione della procedura di regolazione e misura della portata è assicurata dai seguenti controlli di qualità (QC): - QC tenuta del circuito pneumatico (Leak test): all inizio di ogni ciclo di campionamento la strumentazione effettua una procedura che, sfruttando l equazione che descrive lo stato d equilibrio di un gas perfetto in un sistema a volume noto, permette di verificare la tenuta del circuito pneumatico a valle della membrana filtrante (vedi par Leak Test ). I risultati di tale test vengono memorizzati nel Buffer data (vedi par Accesso al Buffer Data da display e 6.3 Collegamento con PC esterno e download dei dati memorizzati nel Buffer Data ) e nel caso in cui la perdita specifica superi i valori limite impostati (Warning e Alarm) vengono visualizzati i relativi messaggi. 23

24 - QC sistema di misura della portata (Span test): all inizio di ogni ciclo di campionamento la strumentazione effettua una procedura che consente di prelevare dall ambiente un flusso d aria che può essere considerato come standard di trasferimento, essendo generato con l ausilio di un orificio convergente-divergente che opera in condizioni di pressione critica (ISO 9300:2005). Il valore della portata di massa Q m del flusso così generato è ricavato dalla relazione: * Cd P0 AC Qm = R T gas dove P e T rappresentano pressione e temperatura a valle dell orificio, C* il fattore critico di flusso, A l area dell orificio, R la costante del gas e C d il discharge coefficient Attraverso la misura della pressione atmosferica e della temperatura a valle dell orificio, e noti i parametri che lo caratterizzano, è possibile conoscere il valore del flusso di massa che attraversa l orificio con un incertezza relativa di circa l 1%. Il valore del flusso di massa che attraversa l orificio viene confrontato con quello misurato dallo strumento. La strumentazione calcola lo scostamento percentuale fra i due valori, memorizzandolo nel Buffer data. Se il valore dello scostamento percentuale calcolato eccede i valori di soglia preimpostati (Warning e Alarm) vengono visualizzati i relativi messaggi (vedi par Span Test ). - QC stabilità portata in ingresso: la strumentazione effettua in modo automatico il controllo del valore della portata in ingresso regolandola in modo tale da mantenerla costante con una precisione relativa minore dell 1% del valore nominale. Una stima quantitativa dell efficacia di tale controllo è ottenuta implementando il calcolo della variabile RSD. Il valore di tale varabile viene calcolato attraverso la seguente espressione: 2 ( Qi Q) 1 RSD% = 100 N 1 Q dove Qi è la portata misurata e Q la portata impostata Il valore dell RSD è disponibile sia durante la fase di campionamento che nella memoria dati relativa. - QC caduta di pressione sul filtro: lo strumento effettua in modo automatico la misura della caduta di pressione sul mezzo filtrante. Il controllo di tale parametro è di fondamentale importanza per assicurare che il campionamento avvenga in condizioni ottimali. Il valore della caduta di carico sul filtro fornisce ad esempio informazioni sull eventuale danneggiamento del filtro stesso, sulla possibile formazione di condensa o comunque sul raggiungimento della massima capacità di carico della membrana filtrante. - QC sensoristica: la strumentazione esegue automaticamente dei controlli di qualità volti a verificare il corretto funzionamento di tutta la sensoristica implementata. In particolare sui sensori di pressione e temperatura verificando che in condizioni operative sia sempre rispettata la relazione Patmosferica>Pfiltro>Ppompa (vedi figura 2.5) (Warning 9, vedi Appendice 8), e verificando la corretta funzionalità dei sensori di temperatura (Warning 24, vedi Appendice 8). 0 24

25 2.5 SISTEMA DI MISURA DI MASSA Nello SWAM 5a Dual Channel Monitor la misura di massa del PM x è basata sulla tecnica dell attenuazione β. Tale tecnica è stata implementata sulla base di un approfondita analisi teorica dell interazione fra raggi β e materia che ha portato alla formulazione di un equazione parametrica generalizzata. Tale equazione descrive il legame fra l attenuazione dei flussi β che attraversa il film sottile e lo spessore di massa di tale film di materia (dal punto di vista operativo ciò comporta che è possibile utilizzare qualsivoglia tipologia di mezzo filtrante senza ricorrere a ricalibrazioni della strumentazione in funzione del mezzo filtrante utilizzato nel range di spessore di massa fino a 9 mg/cm 2 ). L approccio metodologico utilizzato ha permesso di raffinare la tecnica di misura β, implementata nella strumentazione, in modo da renderla metrologicamente tracciabile Aspetti teorici j La stima dello spessore di massa x p di un film di materiale particellare depositato su un supporto filtrante avente spessore di massa x f mediante la tecnica dell attenuazione beta si basa sulla corretta quantificazione della variazione relativa subita da un flusso di elettroni β che raggiunge un apposito rivelatore, in presenza e in assenza di tale film. In termini puramente formali, ciò può essere espresso β mediante il seguente schema funzionale: i i j lnφ i lnφ j [ x f, x f + xp ] (1) β j i dove con si indica l operatore che descrive il complesso delle relazioni fisicomatematiche alla base della tecnica dell attenuazione beta e con 25 Φ e i Φ j i flussi beta misurati nelle rispettive sessioni di misura i-esima e j-esima. La necessità di quantificare le variazioni relative dei flussi di elettroni conduce alla scelta delle variabili adimensionali i Φ 0 j Φ 0 z = ln, z = ln (2) Φ i Φ j dove Φ 0 è il flusso di elettroni beta quando è nullo lo spessore di massa x f interposto tra sorgente e rilevatore. Si tenga presente che la corretta implementazione della tecnica in questione richiede lo studio delle condizioni di invertibilità della relazione (1) e cioè la possibilità di stimare lo spessore di massa del materiale depositato su una membrana filtrante attraverso la i j conoscenza delle variabili z ( x f ) e z ( x f + xp ), in modo da poter scrivere: β- x 1i 1 i z i, z j (3) Nel caso ideale, ovvero p x = i f j j x f [ ], se le condizioni termodinamiche nella camera di misura non variano tra le due sessioni di misura, l efficienza del rivelatore è costante, lo spessore β i di massa x è quantitativamente trascurabile rispetto a x, ecc., l operatore può p essere approssimato da una funzione della sola variabile z. Per determinarne la forma è utile partire dalla descrizione matematica del processo dell attenuazione beta espresso dalla relazione differenziale: dz = µ( x) dx (4) Che integrata assume la forma: f j

26 z = β (x) (5) dove µ (x) rappresenta il coefficiente di assorbimento di massa, funzione del valore dello spessore di massa della lamina interposta tra sorgente e rilevatore. Le principali caratteristiche della funzione µ (x) sono che essa è positiva ( µ ( x) > 0 x ) e monotona crescente in x. Tali caratteristiche sono diretta conseguenza delle leggi fisiche che governano l interazione dei raggi beta con la materia, infatti è sufficiente ricordare che 1 µ ( con α > 0) e che all aumentare dello spessore di massa x l energia massima α Emax E max degli elettroni tende a diminuire. Pertanto la (4) risulta invertibile e quindi è possibile scrivere: dx 1 = dz = k( z dz ( x) ) (6) µ Ne consegue che è possibile risalire a una qualsiasi variazione finita dx dello spessore di massa attraverso la relazione: x = x2 k( z) dz = g( z2) g( z1) con g( z) = k( z) dz + x1 Confrontando β- la relazione (3) con la (7) si evince che in un modello ideale la funzione 1i 1 i corrisponde dunque alla funzione g(z): j β- 1i 1 i g(z) (8) j Quanto espresso indica il miglior approccio alla determinazione sperimentale della funzione g(z) e quindi alla calibrazione di sistemi di misura di massa basati sulla tecnica dell attenuazione beta. Infatti scelti n valori di spessori di massa x i nell intervallo operativo del sistema di misura beta possono essere determinati in linea di principio con elevatissima precisione i corrispondenti valori di z i. Attraverso l analisi di ricerca della funzione di massima verosimiglianza è possibile ottenere il best fit dei dati sperimentali. Gli studi svolti mostrano come una relazione polinomiale omogenea di terzo grado in z è un ottima approssimazione dei dati sperimentali (vedi par. 2.6 Calibrazione del Sistema di Misura di Massa ). Nota g(z) è possibile per semplice derivazione ricavare la funzione k(z) e i corrispondenti valori del coefficiente di assorbimento µ (x). Le considerazioni sin qui fatte possono essere estese al caso reale, dove è necessario generalizzare la relazione (5) tenendo conto che in un sistema reale fra sorgente e rilevatore è interposta aria con densità ρ e che l efficienza del rilevatore dipende da altre variabili, come ad esempio la tensione d alimentazione e il tempo di vita. Per questa ragione la (5) deve essere riscritta nella forma: ( x, ρ, E( x, t) ) z = β (9) La variazione relativa della variabile z fra due sessioni di misura, quando si ha un incremento δ x dello spessore di massa x del film interposto fra sorgente e rilevatore, sarà espressa da β β β δ z = δx + δρ + δe (10) x ρ E La variazione dello spessore di massa δ x può essere scritta come somma della variazione dello spessore di massa del mezzo filtrante δ x e del contributo del film del materiale particellare depositato su di esso x p, δ x = δx f + x riscritta come: 26 f P C (7)., ne consegue che la (10) può essere

27 β β β β δ z = xp + δ x f + δρ + δ E x x ρ E (11) La (11) evidenzia in modo esplicito tutti i termini che contribuiscono a determinare la β variazione relativa nei valori dei flussi beta (variabile z). Il termine xp esprime il x contributo funzionale associato alla presenza del film di materiale particellare depositato sul β β β mezzo filtrante, mentre il termine δx f + δρ + δe esprime l insieme dei x ρ E contributi che determinano le fluttuazioni sistematiche nei flussi beta misurati, fluttuazioni non riconducibili alla presenza di massa di materiale particellare depositato sul filtro (bias sistematici). Tali contributi risultano essere dovuti: - alla variazione dello spessore di massa del mezzo filtrante - a fluttuazioni della densità dell aria - a fluttuazioni nell efficienza di risposta del rilevatore Dall analisi della relazione (11) si evince che un accurata misura di massa utilizzando la tecnica beta può essere eseguita se e solo se è quantitativamente trascurabile il termine β β β δx f + δρ + δe o nel caso in cui tale termine venga quantificato e quindi x ρ E rimosso nella valutazione di δ z. Nell implementazione reale della tecnica beta è di fatto impossibile rimuovere completamente i bias sistematici considerati e per questa ragione nello SWAM 5a Dual Channel Monitor viene implementata una procedura basata sull uso di filtri spia che permette la quantificazione di tali bias e la loro rimozione quantitativa. Ciò è ottenuto grazie alle di misure di flussi beta sui filtri spia F s (della stessa tipologia di quelli operativi F r ) effettuate durante le fasi di misura dei flussi beta sui filtri operativi F r. Infatti se riscriviamo la (11) per un filtro spia otterremo: β β β δ zfs = δ xfs + δρ + δ E x ρ E (12) È evidente che se il filtro spia e i filtri operativi hanno spessori di massa comparabili ( xfr xfs ) il secondo termine della (11) è quantitativamente equivalente a δ zfs. Confrontando la (11) e la (12) si deduce che: β ( δ z) ( δ z) x Fr Fs P (13) x Ricordando che: β 1 = µ ( x) = x k otterremo ( δ ) ( δ ) (14) xp = k( z) z z Fr Fs (15) che rappresenta la forma differenziale della relazione che descrive la misura di massa implementata nello SWAM 5a Dual Channel Monitor. 27

28 2.5.2 Procedura di misura di massa Ogni sessione i-esima di misura, sia essa di blank che di collect, è costituita da una successione di n cicli di misure di flussi beta, ognuno dei quali viene alternativamente effettuato sui mezzi filtranti operativi F r1 e F r2 e sul filtro spia F s (vedi Appendice 11 Misura di Massa). Viene di seguito riportata la matrice che descrive la sequenza di misure contenute negli n cicli di misura: Fs Fr 1 Fs Fr 2 F s L L L L L con 4 n 6 (16) n1 n n2 n n3 Fs Fr 1 Fs Fr 2 F s Tempi T m di misura beta relativi alle singole fasi: 10 min per i filtri operativi F r 5 min per i filtri spia F s Numero di cicli di misura n: n=4 per cicli di campionamento 8 ore n=6 per cicli di campionamento 12 ore Tutti i valori di flusso beta misurati sono corretti in ragione del tempo morto τ, del Geiger Muller, che viene determinato sperimentalmente mediante un opportuna procedura implementata nella strumentazione. I cicli di misura sono integrati dalla stima del rumore di fondo (Φ dark ) e dalla misura del flusso beta quando fra sorgente e rilevatore non è interposto alcun mezzo filtrante (Φ 0 flusso beta aria ). Queste misure ancillari hanno un importante funzione di controllo di qualità: la stima del dark (Φ dark ) permette di quantificare il rumore di fondo, la misura del flusso beta in aria (Φ 0 ) consente di valutare la stabilità nel tempo del rilevatore G.M. Inoltre il valore di Φ 0 determinato nella sessione di blank consente di stimare i valori delle variabili adimensionali z(x Fr ) e z(x Fs ) e delle rispettive incertezze, per le misure di blank e per quelle di collect. Durante la fase di collect è inoltre necessario tener presente che i valori misurati dei flussi associati ai filtri operativi includono il flusso beta Φ nat dovuto alla presenza nel campione di radionuclidi naturali (radioattività naturale associata ai prodotti di decadimento del Radon). Tale contributo sarebbe causa di artifact negativi nella stima della massa del campione, è quindi necessario procedere ad una sua valutazione quantitativa utilizzando i dati relativi a misure ancillari che precedono e concludono il ciclo di misura di collect. Tali misure vengono realizzate grazie alla presenza di uno schermo mobile, che interposto fra sorgente e mezzo filtrante, consente di rilevare esclusivamente il flusso beta proveniente dal campione su di esso accumulato (fig. 2.6). 28

29 fig. 2.6 La disponibilità di una popolazione dei dati Φ(x) relativi ai mezzi filtranti operativi Fr 1, Fr 2 e i 3n dati relativi al filtro spia (F s ) permette sia la stima dei valori attesi <Φ(x)> del flusso beta attraverso il calcolo della media aritmetica dei valori Φ(x r ) che l incertezza ad essi associata. Per quanto riguarda i dati dei flussi misurati nella fase di blank essi devono essere corretti tenendo conto del rumore di fondo (dark): b Φ ( x) = Φ( x) Φ (17) corr dark Nel caso delle misure di collect i valori corretti del flusso beta vengono determinati rimuovendo dai valori misurati il contributo della radioattività naturale Φ nat.: Φ ( x) = Φ( x) Φ (18) c corr nat Calcolo della massa del campione Note le variabili z(x) possono essere determinati i corrispondenti valori k r e k s attraverso la relazione che rappresenta la derivata prima della funzione di calibrazione g(z): 2 k ( z) = 3a z + 2bz + c (19) Dove a, b e c rappresentano i coefficienti del polinomio omogeneo di terzo grado che caratterizzano la funzione g(z) del sistema di misura di massa (vedi paragrafo 2.6 Calibrazione del Sistema di Misura di Massa ). Il calcolo della massa m p del campione di materiale particellare accumulato sul mezzo filtrante viene ricavato attraverso la relazione: i j * Φ ( xfr ) Φ ( x ) Fs mp = S xp = S k ( z) Zr 1 S ksh k ( z) ln offset j i + Φ ( xfr + xp ) Φ ( xfs) (20) Dove S rappresenta l area della superficie utile di campionamento e k(z) la media geometrica fra i valori di k r determinati nelle sessioni di blank e di collect. 29

30 Tale relazione è utilizzata nel caso in cui gli spessori di massa dei mezzi filtranti operativi e dei filtri spia soddisfino la condizione xfr xfs. Qualora tale condizione non venga verificata, un ottima stima di m p può comunque essere ottenuta utilizzando la relazione: k s i j k ( z) * Φ ( x ) Fr Φ ( xfs ) mp = S xp = S k ( z) Zr 1 S ksh k ( z) ln offset j i + Φ ( xfr + xp ) Φ ( xfs) (21) Il termine offset presente nelle equazioni (20 e 21) è quantitativamente poco rilevante ed è dovuto alle possibili lievi deformazioni che il mezzo filtrante può subire durante il campionamento. L offset ha le stesse dimensioni di mg cm 2 e in condizioni ideali x p ( ) assume valore nullo. Il parametro adimensionale k sh (eq. 20 e 21) è rappresentativo dell uniformità della distribuzione del campione di materiale particellare sul mezzo filtrante, esso assume valore unitario se la distribuzione superficiale del campione è omogenea. BLANK COLLECT DARK b Φ DARK b Φ ( x ), Φ ( x ) r s b ARIA b Φ 0 ARIA Φ c 0 DARK c c c Φ Φ ( x ), Φ ( x ) r s DARK NATURAL RADIOACTIVITY c Φ NAT QC QC dark dark NORM NORM QC Geiger Muller QC Φ b corr ( x ), Φ corr ( x ) r s b b b σ r, σ s b b Z corr, r, Z corr, s P, T, HV QC Geiger Muller QC P, T, HV Φ c corr ( x ), Φcorr ( x ) r s c c c Z corr, r, Z corr, s c c σ r, σ s QC Geiger Muller QC Φ ( x ) Φ ( x ) m S x S k z Z S k k z offset x x Φ ( x + x ) Φ ( x ) Fr p Fs i j * Fr Fs = = ( ) ( ) ln ; p p r1 sh + j i r s ks i j k ( z) * Φ ( x ) Φ ( x ) Fr Fs m = S x = S k ( z) Z S k k ( z) ln offset p p r1 sh j i Φ ( x x ) Φ ( x ) + + Fr p Fs 30