©
2
0 0
3
P
u r v aP
r ab huA
L L R I
G H
T
S
R E
S
E R
V
E D
A
B
S
T
R A C
T
P
U
R V
A
P R
A
B
H U
D
et
e rm i
n at
i
o n of
p
a rt
i
cl
e si
z ed i
st
ri b
ut
i
o nf
o r a e r o s ol
g
e n e r at
ed b
y
L
e ch l
e r'
s u
l
t
r a s o ni
c at
om
i
z e r(
U
nd
e rt
h
ed i
r e ct
i
o n of
P
r of
e s s o rM
I
C H A
E L R
F L
Y N N
)
T h
ep
a rt
i
cl
e si
z ed i
st
ri b
ut
i
o n of
a v a c u um p
um p
oi l
a e r o s ol
(
I
nl
a nd
-9 9
)
g
e n e r at
ed b y
a nu
l
t
r a s o ni
c at
om i
z e rU S
1
(
T
y p
e7 1 0
.0 7 0
.1 6
.5
0
,
w
o rk i
ng
f
r eq
u e n cy 1 0 0
k H
z)
,m
a n uf
a ct
u r ed b
y L
e ch l
e rw
a sm
e a s u r ed i
nth i
s st
ud
y
u si
ng
ag
r a vi
t
at
i
o n al
c ol l
e ct
i
on
t
e ch
n
i
q
u e.P
a rti
cl
e sw
e r e c ol l
e ct
ed
o nm i
c r o s c op
e sl i d
e st
h
at
w
e r et
r e at
ed w i
t
h N Y
E B
A
R
t y p
eQ
s ol
v e nt
a nd
a n al
y
z ed b
y
m i
c r o s c op y
T
h
e sp
r e ad f
a ct
o rw
a sd
et
e rm i
n ed
t
ofi
nd
t
h
er e
l
at
i
o n sh i
p
b
etw
e e nth
ef l
at t
e n ed d i
am
et
e r of
s am
p
l
ed
p
a rt
i
cl
e s a nd
th
et
r u e sp
h
e ri
c al
d i
am
et
e r of
t
h
ep
a rt
i
cl
e sg
e n e r at
ed b
y t
h
e at
om i
z e r.T h
em
e a n sp
r e ad f
a ct
o
rf
o rh
il
a nd
-9 9
v a c u u
m
p
um
p
oi l d
r op
s c ol l
e ct
ed
o nN Y
E B
A
R t y p
eQ
s ol
v e nt t
r e at
ed m i
c r o s c op
e sl i d
e sw
a s1
.3 1
w i
t
h
a st
a nd
a rd d
e vi
at
i
o n of 0
.0
2 7
.T
h
ep
a rti
cl
e si
z ed i
st
ri b
ut
i
o nw
a sa
p p
r o xi m
at
el
y
l
og
n o rm
al
.T h
em
e a n v al
u e of
t
h
e c o u nt
m
ed i
a nd i
am
et
e rf
o rth
r e er e
p
et
i
ti
o n sw
a s2 2
.8 8
f
im w i
t
h
a st
a nd
a rd d
e vi
ati
o n of
5
.8 6 f
^m
.S i
m
i l
a rl
y
,th
em
e a n of
t
h
eg
e om
et
ri
c st
a nd
a rd d
e vi
at
i
o nw
a s1 6 6
w i
t
h
a st
a nd
a rd d
e vi
at
i
o n of 0
.1 5
.A
C
K N O
W
L E D
G
E
M
E N T
I
d
ed i
c at
et
h i
st
e ch
n
i
c al
r ep
o rt t
om
y p
a r e nt
sSu r
y
ak
a nt
a nd
S h
ub h
al
a xm
i
A
j
g
a o nk
a rf
o rt
h
eir
l
o v e, e n c o u r ag
em
e nt
a nd
s up p
o rt
t
h
r o ug h
o ut
m y l i
f
e.I
w
o ul
d
l
i
k
et
ot h
a nk m
y
ot
h
e rf
am
i l y
m
em b
e r s,p
a rt i
c ul
a rl
y
m
y
in
-
l
aw
sSh
ri
k
a nt
a nd Su n
it
aP
r ab h
uf
o rg
i
vi
ng
m
ee n c o u r a
g
em
e nt
,i
nd
ep
en
d
e n c e a nd
al
s o u nd
e r st
an
d i
ng
m
e.I w
o ul d l i k
et
ot
h
a nk m
y
ad
vis o r
.Pr o
f
.M
i
ch
a el F l
y
n nf
o rh i
sg
ui d
a n c e a nd h
el
p
d
u ri
ng
m
y
stu
d i
e s a nd
r e s e a r ch
a nd
P
r of
D
a vi d
L
ei
th f
o rh is v a r
i
o u si
n si
g
h
t
sin
t
om
y t h
e sis a n
d
t
h
r o ug
h
o ut
m
y
st
ud i
e s.I
w
o ul d
als o
l i k
eto
t h
a nk
P
r of
P
a rk
e rR
ei
st f
o rh i
se n c o u r a
g
em
e nt
a nd
s up p
o rt
d
u ri
ng
m
y
st
ay
at
U N C
a nd
P
r of D
o n al d
F
o xf
o rh i
sh
el
p
i
nm
y
st
ud i
e s a nd f
o rt
ak i
ng t
i m
ef
o rm
e a s a r e ad
e r.N
e xt
,I
w
o uld l
i
k
et
ot
h
a nk
R
e n e eA
n
t
h
o ny
f
o r n um
e r o u sd i
s c u s sio n s a n
d h
el
p
w i
t h
m
y
r e s e a r c
h
a nd
t
h
e si
s,M
a ry
a n n eB
o u nd
y
f
o rh
e r c om m
e nt
s, s ug g
e st
i
o n s a nd h
el
p
i
n ed it
i
ng
m y
t
h
e si
s.I
w
o ul d
als o
l
ik
eto
th
a nk
R
a nd
y
G
o od m
a nf
o rh
el p
in
g
m
et
ry
o ut
d i f f
e r e nt
a
lt
e r n at
i
v ete c
h
ni
q
u e st
om
e a s u r ep
a rt
i
cl
e si
z ed i
st
rib
ut
i
o n a nd
D
r.R
ob
e rt
B
ag
n el fo r
h i
sh
el
p
in
th
em i
c r o s c op y
l
ab
o r at
o ry
.M
i l l i
o nt
h
a nk
sto
al l fr
i
e nd
s at B
ai
t
y l
ab
o r at
o ry
f
o rth
ei
r s upp
o rt
a nd
als o
t
oJ
a ck
W
h
al
ey
a nd C
L L
a s si
t
e rf
o rh
el
p
i
n ad
m
in
i
st
r at
iv e
m
at t
e r s.F i
n al l y
, a nd
m
o st
i
m
p
o rt
a n
t
l y
,I
w
a nt t
ot
h
a nk
m
y h
u sb
a nd V i
m
al
a n a nd f
o rh i
sl
o v e, c a r eT
A
B L E
O
F C
O
N T E N T S
C
h
ap
t
e rP
ag
e1
I N T
R O
D U C T I
O
N
1
1 1
U l
t
r a s o ni
c at
om i
z e r2
1
.2
S
el
e ct
i
o n of
f
l
ui
d
4
1
3
S
el
e ct
i
o n of
ap p
r op
ri
at
em
et
h
od
f
o rm
e a s u r em
e nt
of
p
a rt
i
cl
e siz e
d
i
st
ri
b
ut
i
o n4
2
M
E T
H O
D
O
L
O G Y
7
2
.1
C
ol l
e ct
i
o n of
p
a rt
i
cl
e s7
2
.2
M
e a s u r em
e nt
of
p
a rt
i
cl
e si
z ed
i
st
ri
b
ut
i
o n9
2 3
M
e a s u r em
e nt
of
t
h
e sp
r e ad
f
a ct
o r1 0
3
R
E
S U
L T
S A N
D D I S
C U SS
I
O
N
1 2
3 1
A
n al
y
s e s of
t
h
e sp
r e ad
f
a ct
o r1
2
3
2
A
n al
y
s e s of
p
a rt
i
cl
e si
z ed
i
st
ri
b
ut
i
o n1
4
4
C
O
N C L U S I
O
N S
1 6
5
R
E F E
R
E N C E
S
1 7
6
A
P P E N D I
X A
:P
R
I N
C
I P L E S
O
F
U
L T
R A
S
O
N I
C A
T
O
M
I Z E
R
2 7
7
A
P P E N D I
X
B
:C
A
L I B
R A
T I
O
N
C
U
R
V E F
O R
L I
Q
U
I D P U
M
P
2 8
8
A
P P E N D I
X
C
:S P
R
E
A
D F A C T
O R
D
A
T
A
2 9
9
A
P P
E N
D I
X
D
:S
T A T I
S
T I C
A
L A N
A
L
Y
S I S F
O R
S P
R
E
A
D F A C T
O R
...3 0
L
I
S
T
O
F
T
A
B L
E
S
T
ab l
e1
Si
z ed i
str
i b
ut
io n
p
a r am
et
e r s of
a e r o s ol iz e
d w
at
e rf
o rL
e ch l
e r 's a
t
om
i
z e r19
T
ab
l
e2
.S
t
at
i
st
i
c al
a n al y
si
s r e s ul
t
sf
o r r eg
r e s sio n
b
et
w
e e n sp
r e ad f
a ct
o ra n
d
d
r op l
et
d
i
am
et
e r :S
p
r e ad
F
a ct
o r=
P
o+
P
i*D
ia
m
et
e r1 9
T
ab l
e3
.S i
z ed is
tr
i b
ut
io n
p
a r am
et
e r s of t h
e a e r o s ol p
r od
u c ed b
y
t
h
eu
l t
r a s o ni
c at
om i
z e r1 9
L I S T
O
F F I
G U R
E S
F
i
g
u r e1
.Sc
h
em
at
i
c vie
w
of
t
h
e e xp
eri m
e nt
al
ap p
a r at
u s2 0
F
i
g
u r e2
.L
at
i
n sq
u a r e s am
p H
ng p l
a n e2 1
F i
g
u r e3
.Si d
e vi
ew
of
t
h
e oi l d
r op
s c ol l
e ct
ed
o nm i
c r o s c op
es
l i d
e s vie
w
ed w i
t
h
W
i l d
M
a c r oS
c op
e2 2
F i
g
u r e4
.S i d
e vi
ew
s of
t
h
e oi l dr o
p
s c ol l
e ct
ed
o np
ol
y
c a rb
o n at
ef
il
t
e r s vi
ew
ed w i
th
W
i l d
M
a c r oS
c op
e2 2
F i
g
u r e5
R
eg
r e s si
o nl i
n ef
o r sp
r e ad f
a cto r o
f
I
nla n
d
-9 -9
oi l dr o
p
sc o
l l
e cte
d
o nm ic r o s c o
p
e sl i d
e s2
3
F i g
u r e6
R
eg
r e s si
o nl i
n ef
o r sp
r e ad f
a cto r o
f
I
nla n
d
-9 9
oi l d
r op
sc o
l l
e ct
ed
o np
ol
y
c a rb
o n at
ef
ilt
e r s2 3
F i g
u r e7
R
eg
r e s si
o nl i
n ef
o r sp
r e ad f
a ct
o r of
I
nl
a nd
-9 9
oi l d
r op
st
h
at
w
e r e a n al
y
z ed
3
d
ay
s aft
e rt
h
e s am
p
l
e c ol l
e ct
io n
o nm i
c r o s c op
e sl i d
e s ..2 4
F
i
g
u r e8
.O i
l
d
r op l
et
s c ol le c
t
ed
o ntr e a
te
d
m
i
c r o s c op
eg
l
a s s sl
i d
e sv
i
ew
ed w i
t
h N i k
o nM
i
c r op
h
ot
-F
X A m i
c r o s c o
p
e2 5
F
i
g
u r e9
.C
um
ul
at
iv e c o u n
t
d i
st
ri b
ut
i
o nf
o r a e r o s ol
p
r od
u c ed
b
y
t
h
eL
e ch
l
e r 's u
l t
r a s o ni
c at
om i
z e r2 6
F i g
u r e10
.C
al i b
r at
i
o n c u r v ef
o rl i
q
ui d p
um
p
2
8
1
I N T
R O
D U
C
T I
O N
P
r od
u ct
i
o n of
t
e st
a e r o s ol
si
s a ni m
p
o rt
a nt p
a rt
of
a e r o s ol
s ci
e n c eT
h
e s ea e r o s o
l
s a r e r eq
ui
r ed
t
o c o nd
u ct
r e s e a r ch
, c al i b
r at
ei
n st
r um
e nt
s a nd
t
od
e v el
op
a nd
t
e st
ai
r cl
e a ni
ng
a nd
s am
p l
i
ng
eq
ui
p
m
e nt
s.T
e st
a e r o s ol
s c a nb
eg
e n e r at
ed b
y t h
ep
r o c e s s of
at
om i
z at
i
o nw h
e r el i
q
ui d
g
et
sd i
si
nt
eg
r at
ed i
nt
o ai
rb
o r n ed
r op
l
et
s.T
h
e r ea r e
d i f
f
e r e nt t
y p
e s of
at
om
i
z e r s, s u ch
a sp
r e s s u r e at
om i
z e r s,p
n e um
at
i
c at
om
i
z e r s,r o
t
a ry
at
om
i
z e r s, ul
t
r a s on
i
c at
om i
z e r s, a nd
el
e ct
r o st
ati
c at
om i
z e r s.C
om
p
r e s s ed
-ai
ra
t
om i
z e r s a r et
y p
e s of
p
n e um
at
i
c at
om i
z e r st
h
at
a r em
o st
w
i d
el
y
u s ed
to
g
e n e r at
ea e r o s o
l
.T h
e s e ato
m i
z e r sg
e n e r al l y
p
r od
u c ep
a rt
i
cl
e sw i
t
h
m
a s sm
ed i
a nd i
am
et
e r sl
e s st
h
an
1 0 f
j,m
.T
h
e vi b
r at
i
ng
-o r
i f
i c e a e r o s ol
g
e n e r at
o r a nd
sp
i
nn
i
ng
-d i
sk
a e r o s ol
g
e n e r ato r s a r e a n o
t
h
e rt
y p
e of
ato
m i
z e rt h
at
c a np
r od
u c ep
a rt
i
cl
e s up
t
o1 0 0
)
j,m
(
H i
nd
s1
9 9 9
)
.U l
t
r a s o ni
c at
om i
z e r s c a nb
e u s ed
t
og
e n e r at
e a e r o s ol
s o v e r aw i d
er a n
g
e of
si
z e sfr
om
af
ew
m
i
c r o n s up t
o ab
o ut
1 50
p
m
(
L
ef
eb
v r e,19 89
)
.A h
um
an
c an
i
nh
al
ep
a rt
i
cl
e s up
to
si
z e of
l OO^
m
(
A C G
IH
2 0 0 2
)
.T
h
u s,s
t
ud i
e st
od
et
e rm i
n et
h
ef
at
e of
t
h
ei
nh
al
ab l
ep
a rt
i
cl
e s r eq
ui
r et
h
eg
e n e r at
i
o n of
a e r o s o
l
o v e r aw i d
e r a ng
e of
si
z e sw
it
h m
a xi m
um
d i
am
et
e r up t
o1
0 0
\
xm
.O
n e s u ch
s
tu
d
y
i
sb
ei
ng
c o nd
u ct
ed i
nt
h
eB
ai
t
y L
ab
o r at
o ry
,U
n
i
v e r si
t y
of N
o rth C
a r ol i
n a at
C h
ap
el
H
i l l
T
h
ep
u rp
o s e of
t
h i
s r e s e a r ch w
a st
og
e n e r at
ete s
t
a e r o s ol f
o rt
h
e ab
o v eA
sd i
s c u s s ed
ab
o v e, vi b
r ati
ng
o ri f i
c e a e r o s ol
g
e n e r at
o r, sp
i
nn
i
ng
-
d
i
sk
a e r o s ol
g
e n e r at
o r a nd
a n ult
r a s o ni
c at
om
i
z e r c a ng
e n e r at
ep
a rti
cl
e s up
t
o1 0 0 |
j,m
.B
e c a u s e of
f
u n cti
o ni
ng
d
i f f i
c ul
t
i
e sw i
t h
a vi
b
r at
i
ng
o ri
f
i
c e a e r o s ol
g
e n e r at
o r a nd
sp i
nn
i
ng
-d
i
sk
a e r o s o
l
g
e n e r at
o r, a n ul t
r a s o ni
c at
om i
z e rU S
1
(T y p
e7 1 0 0 7 0
.1 6
.5 0
,w
o rk i
ng
f
r eq
u e n cy
10 0 k H
z)
,m
a n uf
a ct
u r ed b
y L
e ch l
e r(
St
.C h
a rl
e s,I L
)
w
a s s el
e ct
ed
t
og
e n e r at
et h
et
e st
a e r o s ol
.L
e ch l
e r 's a
t
om i
z e rg
e n e r at
e sp
ol
y
d i
sp
e r s ep
a rti
cl
e sw i
t
h
d i
am
et
e r s r a ng i
ng f
r om
2
-1
0 0
p
m
T h
e ob
j
e ct
i
v e of
t
h
i
s r e s e a r ch
w
a st
od
et
e rm i
n eth
ep
a rti
cl
e si
z ed
i
st
ri
b
ut
i
o n of
a v a c u um
p
um
p
oi
l
(
I
nl
a nd
-9 -9
,C
h
u r ch
vi
l l
e,N Y
)
a e r o s ol
g
e n e r at
ed b
y t h
i
s at
om i
z e r .1
.1
Ul
t
r a s o ni
c at
om
i
z
e r"
A
n
ul
t
r a s o ni
c at
om i
z e rg
e n e r at
e s a e r o s ol
sw i
t
h
o ut t
h
e u s e of h i
g
h
p
r e s s u r eo
ra
t
om
i
zi
ng
ai
rT
h
ep
a rt
i
cl
e sl
e a v et
h
e n o z zl
ew i
t
h
n of
e ed
v el
o ci
t y
a nd
t
h
ei
rf
al l i
sa
ff
e ct
ed b
y
o nl
y
g
r a vi
t
y
a nd
am b i
e nt
ai
r c o nd i
t
i
o n s.A i
r a s si
st
ed
u ni
t
s a r e a v ai l
ab l
ew h i
ch h
a v e n of
u n cti
o ni
nt
h
e at
om i
z at
i
o nb
ut
s ol
el y i
n a s si
st
i
ng
w i
t
h
c o nt
r ol
of
t
h
es
p
r ay p
at t
e r n"
(
T P S I
n c ,2 0 0 3
)
.T
h
ep
ri
n ci p l
e of
at
om i
z at
i
o nf
o rL
e ch l
e r'
s u
l
t
r a s o ni
ca
t
om
i
z e r si
s a v ai l
ab
l
ef
r om
t
h
em
a n uf
a ct
u r e r a nd i
s at t
a ch
ed i
nA
p p
e nd i
xA
.U l
t
r a s o ni
c at
om
i
z at
i
o ni
sb
a si
c al l
y
a c ap
i l l
a ry
w
a v ep h
e n om
e n o nH
e r e c ap
i
l l
a ry
w
a
v e s a r ef
o rm
ed
o nt
h
e s u rf
a c e of
al i q
ui d
o n a vi b
r at
i
ng
s u rf
a c e.A
st
h
efi
-e
q
u e n cy
o
f
e x ci
t
at
i
o ni
n c r e a s e s,t
h
ep
e ak
of
t
h
ew
a v ei
s c ut
i
nt
o ad
r op
l
et
.T
h
em
e a n si
z e of
t
h
ed
r op
si
s r el
at
ed
t
ot
h
ew
a v el
e ng
t
h
of
th
e c ap
i l l
a ry
w
a v e s.T
h
e c ap
i l l
a ry
X
=
8
; r c rp
co(
1
)
w h
e r eA
,=
c ap
i l l
a ry
w
a v el
e ng
t
h
<
y
=
s u rf
a c et
e n si
o n ,d
y
n e s/
cm
p
=
d
e n si
t y
of
t
h
el i
q
ui d
,g
/
cm
0 )
=
fr
eq
u e n cy
of
vib
r at
i
o n,H
zT h
e ab
o v e ul t
r a s o ni
cth
e o ry
i
s s up p
o rt
ed b
y
e xp
e ri m
e nt
al
r e s ul
ts c a r r
i
ed
o ut
b
y
v a ri
o u s s ci
e nt
i
sts
.O
n e s u ch d
e v el
op
m
e nt
of
c ap i l l
a ry
w
a v et
h
e o ry
w
a sg
i
v e ni
nL
ef
eb
v r e(
1
9 8 9
)
.I t p
r ed i
ct
sm
e a nd
r op
si
z ep
r od
u c ed b
y
ul
t
r a s o ni
c at
om i
z at
i
o nt
h
at
i
sg
i
v e nb
y
f
ol l
ow i
ng
e xp
r e s si
o n .D
=\
P
l OioJ
(
2
)
w h
e r eD
=
m
e a nd
r op d
i
am
et
e r, cm
G
=
s u rf
a c et
e n si
o n ,d
y
n e s/
cm
P
i=
d
e n si
t y
of
t
h
el i
q
ui d
,g
/
cm
(Oo
=
fr
eq
u e n cy
of
vi b
r at
i
o n , r ad i
a n s/
s e cT
h
em
e a nd
r op
d i
am
et
e r of
a e r o s ol
p
r od
u c ed b
y
t
h
eL
e ch
l
e r at
om i
z e rw
a sc o
m p
a r ed w i
t
h
E q
u at
i
o n2
.I
nf
o rm
at
i
o n ab
o ut t h
ep
a rt
i
cl
e si
z ed i
st
ri b
ut
i
o nf
o
r a e r o s ol
sg
e n e r at
ed b y
t h
eL
e ch l
e r at
om
i
z e ri
s a v ai
l
ab l
efr o
m
t
h
em
a n uf
a ct
u r e rT h
e s ed
at
a a r eb
a s ed
o na
t
om i
zi
ng
w
at
e r,w h i
ch h
a sd
e n si
t
y
of 1 g
/
cm
^, v
i
s c o si
t
y
of 1 0
x1 0
^^P
, a nd
s u rf
a c et
e n si
o n of 7 2
.7
d
y
n e/
cm
u nd
e rl
ab
o r at
o ry
c o nd i
t
i
o n s.T h
ed
at
a a r e s um m
a ri
z ed i
n
T
ab l
e1
.T
h
e op
e r at
i
ng
l i q
ui d f l
ow
r at
e r an
g
ei
sg
i
v e n a s1
.6
7
-1 6
m
an
uf
a ct u
r e ru
s ed
aP h
a s eD
op p
l
e rP
a rt
i
cl
eA
n
al
y
z e rt
om
e a s u r et
h
ep
a rt
i
cl
e si
z ed i
st
ri b
ut
i
o n of
t
h
ew
at
e r a e r o s ol
.1
.2
S
el
e cti
o n of f
l
ui
d
I
nl
a nd
-9
9
v a c u um
p
um
p
oi l w
a s s el
e ct
ed f
o rt
h
e s e st
ud i
e sb
a s ed
o ni
t
sl
ow
t
o xi
ci t y
a nd
e a s e of
cl
e a n up
.T
h i
s oi l h
a s ad
e n si
t
y
of 0
.8 6 g
/
cm
', v
i
s c o si
t
y
of 0
.2 4 0 8
P
at 4 0
C
, an
d
a s u rf
a c ete
n
si
on
of
3 4
d
y
n
e/
cm
(
T
an
2 0 0 0
)
.T
h
e si
z ed i
st
ri b
ut
i
o n of
In
l
a nd
oi l
a e r o s ol g
e n e r at
ed b
y L
e ch l
e r 's a
to
m i
z e rw
a s e xp
e ct
ed
t
ob
ed
i
f
f
e r e nt
fr o
m
t
h
at
of w
at
e rb
e c a u s e of t h
ep h y
si
c al d i f f
e r e n c e sb
et
w
e e nth
ehi
l
a nd
oi
l
a nd
w
at
e r.T h
eh i g h
e r s u rf
a c et
e n si
o n a nd
t
h
eh i
g
h
e rd
e n si t y
of
w
at
e ri
s e xp
e ct
ed
t
o r e s ul
t
i
n al
a rg
e rm
e a nd i
am
et
e rt
h
a nt
h
e oi
l
(
E
q
u at
i
o n1
)
.1
.3
S
el
e ct
i
o n of
ap p
r op
ri
ate
m
eth
od
f
o rm
e a s u r em
e nt
of
p
a rt
i
cl
e si
z
ed i
st
ri b
ut i
o nO
n e of
t
h
em
o st
i m p
o rt
a nt
f
a ct
o r si
nt
h
e s el
e ct
i
o n of i
n st
r um
e nt
at
i
o nf
o ra e r o s o
l m
e a s u r em
e nt
i
st
h
e si
z e r a ng
e of t h
e a e r o s ol
T
h
e at
om i
z e rp
r od
u c e s aw
at
e ra e r o s o
l w i
t
h
t
h
e r a ng
efr
om 2
t
o9 0 )
am
.B
a s ed
o n s om
ep
r el i
m
i
na
ry
a n al
y
s e s,
t
h
e si
z er a
n
g
eg
en
e r ate
d b y
t
h
e at
om
i
z e rf
o rI
nl
a nd
9 9
v a c u um
p
um
p
oi l w
a sb
et
w
e en
2
an
d
1 5 0 (
jm
.T
h
e r e a r et w
og
e n e r al
ap p
r o a ch
e st
o a e r o s ol
m
e a s u r em
e nt
:(
a)
d i
r e ct
r e ad i
ng
O
ne of
t
h
ed i
r e ct
r e ad i
ng i
nst
rum
ent
si
st
h
eA
e rosi
z e r(
T
S
I
,M
i
n n e ap
oH
s,M
N
)
.T h
eA
e r o si
z e ri
s a"
t
i m
e of fl i
g h t
"
i
n st
r um
e nt t
h
at
c a np
r o vi d
e r e al
t
i m
e,h i
g
h
-r e s o
l
ut
i
o nm
e a s u r em
e nt
s o v e r a si
z e r an
g
e of
0 5
-2 0 0
|
im
(
T
s ai
et
al
,1
9
9
7
)
.T
h
e r ea r e
l i
m
i
t
at
i
o n st
ot
h
e u s e of
t
h
eA
e r o si
z e rf
o rm
e a s u ri
ng
w i d
e r a ng
e s of l i
q
ui d
p
a rt
i
cl
e s.E
xt
r a ct
i
o n a nd
t
r a n sp
o rt
of
a n a e r o s ol
c o n si
st
i
ng
of l
a rg
el i q
ui d d
r op
l
et
s a r ed i
f
fi
c ul
t
d
u et
o a sp
i
r at
i
o nl
o s s e s a nd
ad h
e si
on
of t h
ep
a rt
i
cl
e s on t
h
ei
n
si d
e s u rf
a c e of
t
h
e s am p l i
ng p
r ob
e.A f
t
e r ai
r r e a ch
e st
h
e s o ni
c n o z zl
e,l
a rg
el i q
ui d p
a rt
i
cl
e sm
a
y
i m
p
a ct
w i
t
h
t
h
e n o z zl
ew
al l b
ef
o r e e xi
t
i
ng
i
nt
ot
h
em
e a s u r em
e nt
r eg
i
o nd
u et
o s up
e r¬s o n
i
c c o nd i
t
i
o n sw i
t
h i
nt
h
e n o z zl
e(
T
h
om
b
u rg
et
al
.,1
9 9
9
)
T
h
e s el i
q
ui d
p
a rt
i
cl
e st
h
e n st
i
ck
t
ot
h
e n o z zl
ew
al
l
r e s ul
t
i
ng
i
nl
o s s e sT h
e s e c o nd
i
t
i
o n s r e s ul
t
i
n si
z em
e a s u r em
e nt
e r r o r sd
u et
ot
h
e r em
o v al
of l
a rg
ep
a rt
i
cl
e sf
r om
t
h
e s am
p l
ed
a e r o s ol
.I
na
d d i
t
i
o n,p
a rt
i
cl
ed
ef
o rm
at
i
o n of
al i
q
ui d
a e r o s ol i
nt
h
e s e n si
ng
z o n eh
a s c a u s ed
u n
d
e re
st
i m
at
i
o n of
t
h
e a ct
u al
a e r od y
n
am i
cd i
am
et
e r(
T
s ai
et
al
,19 9
7
)
.P h
a s eD
op p l
e rP
a rt
i
cl
eA
n al y
z e r(
A
E R
,T
S
I
,M
i
nn
e ap
ol i
s,M
N
)
a nd
P
a rt
i
cl
eD y
n am
i
c sA
n al y
z e r(
P D
A
,D
a nt
e cI
n c.,
S
k
o vl
u nd
e,D
e nm
a rk
)
a r ei
n
-s
i
t
u s e n si
ng
i
n st
r um
e nt
st
h
at
c a nb
e u s ed
t
o si
z ed
r op l
et
sb
et
w
e e n0
.5
^
m
a nd 1
.0
cm
(
B
a r o n a nd
W
i l l
ek
e,2
0 0
1
)
.T
h
e s ei
n st
r um
e nt
s u s ep
h
a s eD
op p
l
e r a n em
om
et
ry t
e ch
n
i
q
u e,b
ut
a r ev e r
y
e xp
e n si
v e a nd w
e r e n ot
a v ai l
ab l
ef
o r u s e.T
h
e c a s c ad
ei
m
p
a ct
o ri
s a c ol l
e ct
i
o nd
e vi
c et
h
at
i
s u s ed
t
od
et
e rm i
n ep
a rt
i
cl
es
i
z ed i
st
rib
ut
i
o n s.T
h
em
a xi m
um
c ut
d i
am
et
e rf
o r al
ow
-p
r e s s u r ei m
p
a ct
o ri
s3 5 |
j,m
(
B
a r o n a nd
W
i l l
ek
e,2
0 0 1
)
.T h
e r ef
o r es
i
z ed i
st
ri b
ut
i
o n sf
o r a e r o s ol
sg
e n e r at
ed b y
t
h i
s at
om
i
z e r .H
e n c e,
t
h i
sm
et
h
od
w
a s n ot
s e
l
e ct
ed
.B
e c a u s e of
t
h
e s ep
r ob l
em
s, ag
r a vi
t
at
i
o n al
c ol l
e ct
i
o n a nd
a n al
y
si
st
e ch
ni q
u ew
a s u s ed
.P
a rt
i
cl
e sw
e r e c ol l
e ct
ed
o n a s amp
l i
n
g p
l
an
ei
n
a s et
t l
i
n
g
ch
am
b
e r an
d
a n a
l
y
z ed b
y
m i
c r o s c op y
.M
i
c r o s c op
i
c a n al
y
si
s of
a e r o s ol
p
a rt
i
cl
e sp
e rm i
t
t
ed
a c c u r at
e2
M
E T
H O
D
O
L
O G Y
2
.1
C
ol l
e ct
i
o n of
p
a rt
i
cle s
A
e r o s ol p
a rt
i
cle
s
g
e n e r at
ed b
y t
h
e at
om
i
ze
rw
e r e c ol l
e ct
ed i
n a v e rt
i
c al
s e
t t l
in
g
ch
am
b
e r of d i
m
e n si
o n s6 0
cm
x6
0
cm
x6 0
cm
.T
h
eto
p
of
t
h
e ch
am b
e rw
a sk
ep t
op
e n a nd
t
h
e ul
t
r a s o ni
c at
om
iz e r
w
a s c e nt
r al l
y
p
o si
t
i
on
ed
6 0
cm
f
r om
t
h
eb
ot t
o
m
o
f
t
h
e ch
am
b
e r, a s sh
ow
ni
nF
i
g
u r e1
.T
om
i
ni m i
z et
h
e ai
rf l
ow i
nt
h
e vi
cin
i
t y
of
t
h
e e xp
e ri m
e nt
s,t
h
e e nt
i
r e sy
st
em
w
a sp
l
a c ed i
n si d
e a cl
o s ed w in
d
t
u im
el
.P
ri
o rt
ot
h
eb
eg i
nn
in
g
of
e a ch
e xp
e ri m
e nt
,a
f
an
w
a s op
e r at
ed
t
og
e n e ra
t
e ai
rf l
ow w i
t
h
a v el
o ci
t
y
of
ap p
r o xi
m
at
el y
5
0 f
p
m
fo r
1
5
m i
n ut
e st
op
u rg
e a ny
a e r o s ol fr
om
t
h
ew i
nd
tu n
n
el
.T
h
et
h
r e e c o nn
e ct
i
o n s at t
h
et
op
of
t
h
e at
om i
z e r at t
a ch
ed
t
ot
h
el i q
ui d
, ai
ra
nd
p
ow
e r s up p
l i
e s.T
h
el i
q
ui d f l
ow w
a s c o nt
r ol l
ed
u si
ng
aM
a st
e rf le x
®
L
/ S
^ '^c o
m
p
ute r
i
z ed dr
iv e
p
um
p
(
C
ole
-P
a rm
e r,
V
e r n o nH i
l l
,I L
)
.T
h
e c al
i
b
r at
i
o nf
o rt
h
i
sp
um
p
i
s sh
ow
n
i
n
A p p
e nd i
xB
.T
h
el i
q
ui d
f l
ow
r at
ew
as
s et
at
1
.8 4
m
l/
m
in
w i
t h
as
t
a nd
a rd
d
e vi
at
io n
of
0 0 6 4
m
l /
m i
n.A i
rf
l
ow w
a sm
e a s u r ed
u sin
g
aD
ry
C
al D C
-L i
t
eP
ri m
a ry
f lo
w m
et
e r(
B I
O S
,D C L
-
M
R
e v
1 0
8
,B
ut
l
e r,N J
)
A i
rf lo
w w
a sm
ai
nt
ai
n ed
a
t 2
1
p
m
.T
h
e o s ci l l
at
o rH F
P
a rt
i
cl
e s sm
al l
e rt
h
a n5 \
xm d i
am
et
e rw
e r e n ot
c o n si d
e r ed f
o rm
e a s u r em
e nt
.T
h
em
a n uf
a ct
u r e r 's
d
at
af
o rw
at
e ri
nd i
c at
et
h
at
p
a rt
i
cl
e sb
el
ow
5 )
j,m
a c c o u nt
f
o r o nl
y
0
.5 %
of
t
ot
al
n um b
e r a nd
0
.0 0
1
%
of
t
h
et
ot
al
m
a s s of
p
a rt
i
cl
e sg
e n e r at
ed b
y t
h
ea
t
om i
z e r .B
e c a u s e of
t
h
e sm
al l
c o nt
ri b
ut
i
o nt
ob
ot
h m
a s s a nd
c o u nt
, a n
d
o u ri
nt
e r e st
i
nl
a rg
e si
z ed p
a rt
i
cl
e s,p
a rt
i
cl
e s sm
al l
e rt
h
a n5 p
m w
e r e n ot
m
e a s u r ed
f
o r o u r st
ud
y
.T h
e s et
t l i
ng
t
i m
e of 1 5
m i
n ut
e sw
a s s el
e ct
ed
t
o al l
ow
a5 [
xm
p
a rt
i
cl
et
of
al
l
6 0
cm
,t
h
eh
ei
g
h
t
of
t
h
e ch
am b
e r.T
h
et
i m
e r eq
ui
r ed f
o rp
a rt
i
cl
e s et t
l i
ng
i
s af
u n ct
i
o no
f i
t
s s et t
l i
ng
v el
o ci
t y
.S
et t
l i
ng
v el
o ci
t y
f
o r5 \
xm p
a rt
i
cl
ew
a s c al
c ul
at
ed
u si
ng
E
q
u at
i
o n3
.P
pd
l
g
C
,V
t s-
^
^
(
3
)
w h
e r eV
t s=
p
a rt
i
cl
e s et t
l i
ng
v el
o ci
t
y
/
/=
v
i
s c o si
t
y
of
ai
rg
=
g
r a vi
t
at
i
o n al
a c c el
e r at
i
o nP
p=
d
e n si
t y
of
p
a rt
i
cl
eC
c=
C
u nn
i
ng
h
am
c o r r e ct
i
o nf
a ct
o rd
p=
d i
am
et
e r of p
a rt
i
cl
e.
T
h
e e xp
e ri m
e nt
w
a s c o nd
u ct
ed
a sf
ol l
ow
s.T
h
e at
om i
ze
rw
a s sw i
t
ch
e
d
o nfi
r st
, a nd w
a sf
ol l
ow
ed b
y t
h
e ai
r a nd l i
q
ui d
s up
p l i
e s.T
h
el i
q
ui d f l
ow w
a s r u nf
o rt
en
s e c o n
d
s, a s c o nt
r ol l
ed b
y
at
i m
e
r.T h i
s r u nt
i m
ew
a sb
a s ed
o nt
h
e
g
e n e r at
i
on o
f
as u
f f
i ci
e nt
n um b
e r of
p
a rt
i
cl
e sw
i
t
h
o ut
o v e rl
o ad i
ng
t
h
e s am
p
l i
ng
sl
i d
e s.T h
e s et t
l
ed p
art
i
cl
e sw
er e c ol l
e ct
ed
o nm
i
c r o s c op
e sl i d
e s c o at
ed
w i
t
h 2
%
N Y
E B A
R
t y p
eQ
s ol
v e nt
(
N Y
E L
ub
ri
c a nt
sI
n c.,
N
ew
B
ed f
o rd
,M
A
)
N Y
E B
A
R t y p
e-Q
s ol
v e nt
i
s a n oi
l
r et
a rd
a nt t
h
at
m i
ni m i
z ed
t
h
e sp
r e ad
of
d
r op
l
et
s o nt
h
e sl
i
d
e sT
h
ec o a
t
ed
sl
i d
e sw
e r ed
ri
ed
f
o r2 4
h
o u r st
o e v ap
o r at
et
h
e s ol
v e nt
.T
h
e sl
i d
e sw
e r ec o v e r e
d w i
t
h A l
um i
n um f
oi l
t
op
r e v e nt
c o nt
am i
n at
i
o nb
y
ai
rb
o r n ep
a rt
i
cl
e s.E
i
g
h
t
g
l
a s sm i
c ro
s c op
e sl i d
e s
w
e r ep l
a c
ed
at t
h
eb
o
t t
om
of
t
h
e c
h
am b
e r o n a ci
r c ul
a rs a
m
p l
i
ng p
l
an
e sh
ow
ni
nF
i
g
u r e2
T h
el
o c at
i
o n of
t
h
e s e s am
p l i
n
g
sl i d
e sw
a sd
e ci d
ed
a s
p
e rL
at
i
n sq
u a r e s am
p
l i
ng
m
et
h
od
(
F
el
d m
a n1 9 8 2
)
T h
e ci
r c ul
a rp
l
a n e a r e aw
a sd
i
vi
d
ed
i
nt
o8
c o n c e nt
ri
c ri
ng
s of
eq
u al
a r e aT h
em
o r et
h
e n um b
e r of
ri
ng
st
h
el
e s st
h
e r ad i
al
v a ri
at
i
o n of
p
a rt
i
cl
ed
e n si
t
y
w i
t
h i
n e a ch
ri
ng
.I
n ad d i
t
i
o n, s u
f
f
i ci
e nt
w i d
t
h
o
f
t
h
e ri
ng i
s n e ed
ed
t
op l
a c e am
i
c r o s c op
i
c sl i d
eT
h
em
a xi m
um
n um b
e r of
ri
ng
st
h
at
c a n
b
efi
t t
ed i
nt
o a6 0
cm d i
am
et
e r ci
r c ul
a rp l
a n ew
a s8
.D
i
vi
si
o n of
t
h i
s ci
r cl
ew
a st
h
e n s up
e ri
m
p
o s ed w i
t
h
8
eq
u al
a r e a s e ct
o r s, r e s ul
t
i
ng
i
n6 4
eq
u al
a r e a r eg
i
o n s.A
s e c
t
o rw
a s r a nd
om
l y
s el
e ct
ed
fi
-o
m
e a ch
of
t
h
e s e c o n c e nt
ri
c ri
ng
s, e x cl
ud
i
ng
s e ct
o r st
h
at
w
e r e al
r e ad
y
s el
e ct
ed
.A
sl i d
ew
a sp
l
a c ed i
nt
h
em
i d d l
e of
e a ch
s el
e ct
ed
s e ct
o r.T
h
u s, e a ch
ri
ng
w
a s s am
p
l
ed
o n c e a nd
e a ch
s e ct
o rw
a s s am
p
l
ed
o n c e a nd
t
h
ei
rc o
m b i
n at
i
o nw
a s r a nd
om
T h
u s,
t h
et
ot
al
n um b
e r of
sl i d
e si
n e a ch
e xp
e ri m
e nt
w
a s8
.T h
e sl
i
d
e sw
e r e o ri
e nt
ed w i
t
h
t
h
e sh
o rt
a xi
s al
o ng
t
h
e r ad i
u s of
t
h
e ci
r cl
e.T
oi m
p
r o v et
h
ep
r e ci
si
o n of
r e s ul
t
s,t h
e s et
e st
sw
e r ep
e rf
o rm
ed
t
h
r e et
im
e s.2
.2
M
e a s u r em
e nt
of
p
a rt i
cl
e si
z
ed i
st
ri b
ut
i
o nSl i d
e sw
e r e c ol l
e ct
ed
a nd
a n al
y
z ed
o nt
h
e s am
ed
ay
u si
ng
aN i k
o nM
i
c r op h
ot
t
o a c om
p
ut
e r.Sp
at
i
al
c al
i
b
r at
i
o nw
a sm
ad
e u si
ng
a ut
om
at
i
ci m
ag
ep
r o c e s si
n
g
s o
ft
w
a r e,N I
H I
m
ag
e(
R
e s e a r ch S
e r vi
c e sB
r a n ch
,2 0
0 3
)
, a nd
a st
ag
em
i
c r om
et
e r.T
w
e nt
y
fi
el d
sw
e r e s el
e ct
ed
r a nd
om
l y
a nd
e x am i
n ed
al
o ng t
h
e c e nt
e rl i
n e of
e a ch
s
l i
d
e.T h
et
ot
al
n um b
e r of p
a rti
cl
e sf
r om
e a ch
e xp
e ri
m
e nt
r a ng
ed
fr
om
1 3 7 7
t
o2 7 4 8
.N
I
H
I
m
ag
e s of
t
w
a r ew
a s u s ed
t
o a n al
y
z et
h
ep
i
ct
u r e s.Im
ag
e sw
e r e e nh
a n c ed
b
y
u si
ng
t
h
ed
e n si
t
y
sl
i
c ef
u n ct
i
o nT
h
ed i
am
et
e r of
e a ch d
r op
i
nt
h
eim
ag
efi
el d w
a st
h
e nm
e a s u r ed
.P
a rt
i
cl
e st
o u ch
i
ng
ed g
e sw
e r ei g
n
o r ed i
nt
h
e a n al
y
si
s.T h
ef l
at t
e n ed d
i
am
et
e r of
s am
p l
ed
p
a rt
i
cl
e sw
a s c o n v e rt
ed
t
ot
h
e a ct
u al
s
p
h
e ri
c al d
r op
d i
am
et
e rb
y
u si
ng t
h
em
e a s u r ed
sp
r e ad f
a ct
o rf
o
rI
nl
a nd
-9
9
oi l
.
M
e a s u r em
e nt
of
sp
r e ad f
a ct
o ri
sp
r e s e nt
ed i
nt
h
e n e xt
s e ct
i
o n .D
at
aw
e r e ag g
r eg
at
ed
f
o r e a ch
e xp
e ri
m
e nt t
od
et
e rm i
n et
h
e si
z edi
st
ri b
ut
i
o ng
en
e r at
ed
b y
th
e at
om
i
z e r2
.3
M
e a s u r em
e nt
of
t
h
e sp
r e ad
f
a ct
o rA d d i
t
i
o n al
t
e st
sw
e r e c o nd
u ct
ed
t
od
et
e rm i
n et
h
e sp
r e ad
f
a ct
o r.E
v e nw i
th
t
h
eu s e o