Abstract This article focuses on the mean charge per particle of monodisperse submicron aerosols charged by the diffusion of unipolar ions in post-corona discharge. It aims to confirm and discuss the limits of considering a single value of Ni·t to describe aerosol charging and then to present methods to control the size-charge relation. Three aerosol chargers with different mixings of ion and aerosol flows are investigated. Despite comparable ion sources with discharge currents of a few tens of µA, the size-charge relations differ from one charger to another due to different ion-aerosol mixing conditions and subsequent differences in ion density along the particles’ trajectories. Discrepancies are even more noticeable as the particle size increases. Discharge current, velocities of ion and aerosol flows and the electric field control post-discharge ion density at each point of the charging zone. The control of particle trajectory in expanding unipolar ion clouds leads to tuneable size-charge relations. Aerosol inertia and charging dynamics both depend on particle size, affect the Ni·t experienced by the particle and thus the final charge of the particle. Operating conditions to reach a constant mean charge for particles larger than 200 nm are reported. Conclusions provide a basis to design aerosol chargers devoted to electric mobility selection for aerosol deposition, separation or electrical measurements, especially to overcome the limits of mobility-to-size data inversion due to the multiple charge ambiguity inherent to diffusion chargers. Copyright © 2020 American Association for Aerosol Research

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具有可调气溶胶大小-电荷关​​系的电晕后单极充电器：影响充电器设计的离子扩散和粒子轨迹的参数

摘要 本文重点研究由单极离子在后电晕放电中扩散带电的单分散亚微米气溶胶的每粒子平均电荷。它旨在确认和讨论考虑单个 Ni·t 值来描述气溶胶充电的限制，然后提出控制大小-电荷关​​系的方法。研究了具有不同离子和气溶胶流混合的三种气溶胶充电器。尽管放电电流为几十 µA 的离子源具有可比性，但由于不同的离子-气溶胶混合条件以及随后沿粒子轨迹的离子密度差异，大小-电荷关​​系因充电器而异。随着粒径的增加，差异更加明显。放电电流，离子和气溶胶流动的速度以及电场控制充电区每个点的放电后离子密度。在扩展的单极离子云中控制粒子轨迹导致可调节的大小-电荷关​​系。气溶胶惯性和充电动力学都取决于粒子大小，影响粒子经历的 Ni·t，从而影响粒子的最终电荷。报告了为大于 200 nm 的粒子达到恒定平均电荷的操作条件。结论为设计专门用于气溶胶沉积、分离或电测量的电迁移率选择的气溶胶充电器提供了基础，特别是克服了由于扩散充电器固有的多电荷模糊性导致的迁移率与尺寸数据反演的限制。版权所有 © 2020 美国气溶胶研究协会 在扩展的单极离子云中控制粒子轨迹导致可调节的大小 - 电荷关系。气溶胶惯性和充电动力学都取决于粒子大小，影响粒子经历的 Ni·t，从而影响粒子的最终电荷。报告了为大于 200 nm 的粒子达到恒定平均电荷的操作条件。结论为设计专门用于气溶胶沉积、分离或电测量的电迁移率选择的气溶胶充电器提供了基础，特别是克服了由于扩散充电器固有的多电荷模糊性导致的迁移率与尺寸数据反演的限制。版权所有 © 2020 美国气溶胶研究协会 在扩展的单极离子云中控制粒子轨迹导致可调节的大小-电荷关​​系。气溶胶惯性和充电动力学都取决于粒子大小，影响粒子经历的 Ni·t，从而影响粒子的最终电荷。报告了为大于 200 nm 的粒子达到恒定平均电荷的操作条件。结论为设计专门用于气溶胶沉积、分离或电测量的电迁移率选择的气溶胶充电器提供了基础，特别是克服了由于扩散充电器固有的多电荷模糊性导致的迁移率与尺寸数据反演的限制。版权所有 © 2020 美国气溶胶研究协会 影响粒子经历的 Ni·t，从而影响粒子的最终电荷。报告了为大于 200 nm 的粒子达到恒定平均电荷的操作条件。结论为设计专门用于气溶胶沉积、分离或电测量的电迁移率选择的气溶胶充电器提供了基础，特别是克服了由于扩散充电器固有的多电荷模糊性导致的迁移率与尺寸数据反演的限制。版权所有 © 2020 美国气溶胶研究协会 影响粒子经历的 Ni·t，从而影响粒子的最终电荷。报告了为大于 200 nm 的粒子达到恒定平均电荷的操作条件。结论为设计专门用于气溶胶沉积、分离或电测量的电迁移率选择的气溶胶充电器提供了基础，特别是克服了由于扩散充电器固有的多电荷模糊性导致的迁移率与尺寸数据反演的限制。版权所有 © 2020 美国气溶胶研究协会 分离或电气测量，特别是为了克服由于扩散充电器固有的多电荷模糊性而导致的迁移率与尺寸数据反演的限制。版权所有 © 2020 美国气溶胶研究协会 分离或电气测量，特别是为了克服由于扩散充电器固有的多电荷模糊性而导致的迁移率与尺寸数据反演的限制。版权所有 © 2020 美国气溶胶研究协会