Uusien hiukkaslaskurien kehitys on luonut tarpeen tuottaa aerosoleja alle kahden nanometrin kokoluokassa. Kahden nanometrin kokoisten aerosolien tuottaminen ei ole uusi asia, mutta kyseisessä kokoluokassa esimerkiksi hiukkasten varaaminen ja epäpuhtaudet ovat merkittävässä roolissa. Sen vuoksi tämän työn mittauksissa on mukana myös massaspektrometri, jota ei aikaisemmin ole hyödynnetty hiukkaslaskurien kalibroinneissa. Tässä työssä tavoitteena oli tuottaa ja karakterisoida puhdas alle kahden nanometrin kokoinen aerosoli.
Aerosolin tuottamiseen käytettiin uunia, kuumalankageneraattoria ja elektrosprayta. Elektrospraylla tuotetut hiukkaset olivat itsestään varattuja, muut tuotetut hiukkaset varattiin Am241 varaajalla. Liikkuvuusanalysaattori oli korkean resoluution Herrmann DMA (differential mobility analyzer), joka valitsee näytteestä halutun kokoiset hiukkaset ja sen resoluutio on noin 20. DMA:n jälkeen näyte johdettiin kolmelle mittalaitteelle, jotka mittasivat rinnakkain. Massaspektrometri, APi-TOF (atmospheric pressure interface, time of flight mass spectrometer) on hiukkasen lentoaikaa mittaava instrumentti, johon voidaan näyte johtaa suoraan ilmakehän paineesta. APi-TOF:n rinnalla mittasi elektrometri, joka mittaa näytteen kokonaisvarauksen, sekä PSM, joka oli mittausten kalibroitava instrumentti. Vaihtelemalla DMA:lla valittua liikkuvuutta saatiin selville hiukkasten pitoisuus, PSM:n havaintotehokkuus sekä massaspektri koon funktiona.
Ammoniumsulfaatin kemialliseksi koostumukseksi määritettiin (HSO4)x(NH3)ySO4- ja (HSO4)x(NH3)yH3SO4+, natriumkloridin (NaCl)x(massa 106)yCl- ja (NaCl)x(massa 106)yNa+ ja volframioksidin H0-2WyOz(massa 88)0-2-. Positiivsen volframioksidin kemiallista koostumusta ei pystytty selvittämään. Positiivisesti varatut ammoniumsulfaatti, natriumkloridi ja volframioksidi olivat alle 1.5 nm:n koossa kontaminoituneet orgaanisilla yhdisteillä. Hopeanäytteestä tunnistettiin klusterit Agx-, missä x=7, 17, 19 ja Agy(massa 224)+ ja HAgy(massa 224)+. y on pariton kun klusterissa ei ole vetyä ja parillinen vedyn kanssa. Hopeaspektri oli kuitenkin pääosin kontaminoitunut hopean ja orgaanisten epäpuhtauksien klustereilla. PSM:n leikkausrajoiksi määritettiin 1.3, 1.6, 1.7, ja 1.7 nm:a negatiiviselle natriumkloridille, ammoniumsulfaattille, volframioksidille ja hopealle vastaavasti. Kaikkien positiivisten orgaanisten näytteiden leikkausraja oli noin 1.8 nm.
