جهاز النيفيلوميتر: قياس الجسيمات العالقة والعكارة

جهاز النيفيلوميتر (Nephelometer)

النيفيلوميتر، أو مقياس الضوء المشتت، هو جهاز دقيق يُستخدم لقياس تركيز الجسيمات العالقة في الغرويات السائلة أو الغازية. يعتمد عمل الجهاز على توجيه شعاع ضوئي (شعاع المصدر) واستخدام كاشف ضوئي موضوع عادةً بزاوية 90 درجة من مسار الشعاع الأصلي. يتم تحديد كثافة الجسيمات بناءً على كمية الضوء المنعكس أو المشتت نحو الكاشف.

تعتمد كمية الضوء المنعكس على خصائص الجسيمات مثل شكلها، لونها، وقدرتها على عكس الضوء. ولضمان الدقة، يتم معايرة أجهزة النيفيلوميتر باستخدام جسيمات معروفة، ثم تُستخدم عوامل بيئية تُعرف بـ "عوامل k" (k-factors) للتعويض عن اختلاف ألوان الغبار (الفاتح أو الداكن). يتم تحديد عامل k من قبل المستخدم عن طريق تشغيل النيفيلوميتر بجانب مضخة أخذ عينات من الهواء ومقارنة النتائج.

استخدامات جهاز النيفيلوميتر

تتركز الاستخدامات الرئيسية لأجهزة النيفيلوميتر في قياس جودة الهواء لمراقبة التلوث، ومراقبة المناخ، وقياس مدى الرؤية.

تلوث الهواء والجسيمات العالقة

تتنوع الجسيمات المحمولة جواً بين ملوثات بيولوجية، ملوثات جسيمية، ملوثات غازية، أو غبار. وتساعد هذه القياسات في فهم طبيعة التلوث داخل المباني أو في الهواء المحيط، وتحديد مستوى النظافة في البيئات الخاضعة للرقابة.

• الملوثات البيولوجية: تشمل العفن، الفطريات، البكتيريا، الفيروسات، وبرادة الحيوانات، وعث الغبار، وحبوب اللقاح، وخلايا الجلد البشرية. وتعتبر هذه الملوثات العدو الأكبر لمتخصصي جودة الهواء الداخلي لأنها تسبب مشاكل صحية، وتتأثر مستوياتها بالرطوبة ودرجة الحرارة.

هواء الغلاف (Sheath Air)

هواء الغلاف هو هواء نظيف ومفلتر يحيط بتيار الهباء الجوي لمنع الجسيمات من الدوران أو الترسب داخل الغرفة البصرية. يعمل هواء الغلاف على منع التلوث الناتج عن التراكمات، ويحسن وقت الاستجابة من خلال احتواء العينة، ويسهل عملية الصيانة عبر الحفاظ على نظافة الغرفة البصرية.

توازن الإشعاع العالمي

تُستخدم أجهزة النيفيلوميتر في دراسات الاحتباس الحراري، وتحديداً لقياس توازن الإشعاع العالمي. يمكن لأجهزة النيفيلوميتر ذات الثلاثة أطوال موجية والمزودة بغالق تشتت خلفي تحديد كمية الإشعاع الشمسي الذي ينعكس مرة أخرى إلى الفضاء بواسطة الغبار والجسيمات، مما يؤثر على كمية الإشعاع التي تصل إلى الغلاف الجوي السفلي للأرض وتؤدي إلى تدفئة الكوكب.

قياس مدى الرؤية

تُستخدم أجهزة النيفيلوميتر لقياس مدى الرؤية من خلال قياس تشتت الضوء، حيث يمكن تحديد مسافة الرؤية بتطبيق معامل تحويل يُعرف باسم "صيغة كوشميدر" (Koschmieder's formula).

التطبيقات الطبية

في الطب، تُستخدم تقنية النيفيلومتري لقياس الوظائف المناعية، كما تُستخدم في الميكروبيولوجيا السريرية لتحضير اللقاحات المعيارية (مثل معلق ماكفارلاند) لاختبارات الحساسية للمضادات الحيوية.

الكشف عن الحرائق

تُستخدم أجهزة النيفيلوميتر في المرحلة الغازية للكشف عن الدخان وجسيمات الاحتراق الأخرى، وتُعرف في هذا السياق باسم "كاشف الدخان الشفاط". وتتميز بقدرتها على اكتشاف تركيزات منخفضة جداً من الجسيمات (تصل إلى 0.005%)، مما يجعلها مثالية لحماية المعدات الإلكترونية الحساسة مثل أجهزة الكمبيوتر المركزية ومقاسم الهاتف.

وحدات قياس العكارة

بما أن الخصائص البصرية تعتمد على حجم الجسيمات العالقة، يتم استخدام مادة اصطناعية مستقرة تسمى "فورمازين" (Formazin) كمعيار للمعايرة. وتتعدد الوحدات بناءً على ذلك: