An automatic condensation nucleus counter

Summary Samples of air are sucked into a tube, partly lined with damp blotting paper, and become saturated with water vapour. They are then allowed to expand and the cloud which is formed scatters light from a bulb at the side of the tube to a photomultiplier at one end of it. The sampling and expansion are controlled by solenoid valves and the apparatus works continuously, giving readings at intervals of one minute.     

A condensation nuclei counter with photographic recording

Summary A condensation nuclei counter based onAitken's principle is described and depicted. It permits simultaneous observations of the graticule by two persons or the observation of the graticule by one person and the synchroeous photographic recording of the droplets on 35 mm film strip or single plates. With one exposure, the droplets on 24 squares of the millimetre graticule can be recorded so that a repetition of the necessary operations required by other counters in order to obtain an average count becomes superfluous and the time taken for one experiment is reduced to three quarters of a minute. The limitation to five droplets per square mm recommended for all hitherto existing nuclei counters with eye observations is removed when the droplets and the graticule are photographed. By the use of a special sealing arrangement and by employment of vacuum taps which proved most satisfactory with the previous construction of a photo-electric nuclei counter, leakages are practically impossible. The glass windows of the receiver are interchangeable with plates of conducting glass which can be heated by the passage of an electric current. The construction ensures that the 1 cm distance above the graticule is always maintained, independent of the tightening of the sealing arrangement. The receiver is equipped with a stirrer operated from outside by a permanent magnet. Two easily detached pumps are provided; one for purifying the air in the receiver and for the dilatation, the other for sucking the sample of impure air into the receiver. The adiabatic cooling in the receiver can be produced e. g. by means of an expansion pump. The method of measuring is discussed. Examples of records are reproduced. Applications and the development of a fully automatic recording nuclei counter are indicated.

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Zusammenfassung Ein Kernzähler, derAitkens Prinzip benützt, wird beschrieben und abgebildet. Er gestattet die gleichzeitige Beobachtung des Zählglases durch zwei Personen oder die Beobachtung des Zählglases durch eine Person und die gleichzeitige photographische Registrierung der Tröpfchen auf Kino-Normalfilm (von 35 mm) oder Platten. Miteiner Aufnahme können die Tröpfchen auf 24 Quadraten des in Quadratmillimeter geteilten Zählglases festgehalten werden, so dass eine Wiederholung der erforderlichen Operationen, welche bei allen anderen Kernzählern vorgeschrieben sind, um Mittelwerte der Einselzählungen zu erhalten, überflüssig ist und die Dauereines vollständigen Experimentes auf dreiviertel Minuten reduziert wird. Die Beschränkung auf fünf Tröpfchen per Quadratmillimeter, welche für die meisten bisherigen Kernzähler bei Augenbeobachtungen empfohlen wird, wird aufgehoben, wenn die Tröpfchen und das Zählglas photographiert werden. Durch eine spezielle Dichtungseinrichtung und durch Verwendung von Vakuum-Hähnen, welche sich bei der Konstruktion eines photo-elektrischen Kernzählers so sehr bewährt haben, ist Undichtwerden des Rezipienten praktisch unmöglich. Die Spiegelglasfenster des Rezipienten können gegen solche aus leitendem Glas ausgetauscht werden, welche mittels eines durch sie geschickten elektrischen Stromes geheizt werden können. Die Konstruktion gewährleistet, dass der Abstand (1 cm) oberhalb des Zählglases stets erhalten bleibt, unabhängig vom Drucke, der auf die Dichtung ausgeübt wird. Der Rezipient ist mit einem Rührer ausgestattet, der von aussen durch einen permanenten Magneten betätigt wird. Es sind zwei Pumpen vorgesehen, die leicht abnomontiert werden können; die eine ist für die Reinigung der Luft im Rezipienten und für die Dilatation zur Herbeiführung des Tropfenfalles bestimmt, die andere dient zum Einsaugen der zu untersuchenden Luftprobe in den Rezipienten. Die adiabatische Abkühlung im Rezipienten kann z.B. mittels der Dilatationspumpe erzeugt werden. Die Messmethode wird beschrieben. Probe von photographischen Registrierungen der Tröpfchen auf dem Zählglase werden reproduziert. Einige Anwendungen und die Entwicklung eines voll-automatisch registrierenden Kernzählers wird angedeutet.

     

A small portable photo-electric condensation nucleus counter

Summary A direct-beam photo-electric condensation nucleus counter is described, the height of which is less than one third of that of the photo-electric nucleus counter, School of Cosmic Physics Model 1957 with a corresponding reduction in weight but of approximately the same accuracy as the standard model.It employs an ultra-sensitive Cadmium-Selenide photoconductive raster cell and uses for measuring the extinction in aerosols of low nuclear concentration a simplified electrical compensation method which requires onlyone microammeter. The extinction of aerosols with high concentration is measured in the standard way on the same microammeter with an increased initial setting.A calibration curve of the new counter is given.

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Zusammenfassung Es wird ein photo-elektrischer Kondensations-Kernzähler mit direkter Durchstrahlung des Nebelrohres beschrieben, dessen Höhe weniger als ein Drittel jener des photo-elektrischen Kernzählers Modell 1957 der Schule für kosmische Physik beträgt und dessen Gewicht dem entsprechend reduziert ist. Die Genauigkeit des neuen Instrumentes ist ungefähr die gleiche wie die des Standard Modells.Der kleine Kernzähler benützt eine überempfindliche Cadmium-Selenid Rasterzelle, welche eine Weiterentwicklung der Cadmium-Sulfid-Photowiderstände ist. Die Extinktion von Aerosolen mit kleiner Kernzahl wird mittels einer vereinfachten elektrischen Kompensationsmethode gemessen, welche nurein Mikro-Amperemeter benötigt.Die Extinktion in Aerosolen mit hoher Konzentration wird in der normalen Weise mit demselben Mikro-Amperemeter, aber mit einer vergrösserten Anfangseinstellung gemessen.Die Eichkurve des neuen Kernzählers wird mitgeteilt.

     

A photo-electric condensation nucleus counter of high precision

Summary A new model of the direct beam photo-electric condensation nucleus counter and its properties are described. The main feature of the construction is the reduction of the fog-tube diameter which resulted in the complete elimination of all uncertainties in the measurement of the light intensity after the fog is formed by adiabatic expansion. —Individual measurements with two identical counters of this design which incorporate all previous improvements, agree to better than 5% in 70% of all cases, their average absolute difference being 2%. Deviations of more than one division of meter readings (or 10% of concentration) were not observed. This agreement is maintained over long periods. — A calibration curve of the latest model of the photo-electric nucleus counter is given.

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Zusammenfassung Es wird ein neues Modell des photo-elektrischen Kernzählers mit direkter Durchstrahlung des Nebelrohres und seine Eigenschaften beschrieben. Das hauptsächliste Merkmal der Konstruktion besteht in der Verkleinerung des Durchmessers des Nebelrohres, durch welche eine vollständige Beseitigung aller Unsicherheit in der Messung der Intensität des Lichtes, nachdem sich der Nebel durch adiabatische Ausdehnung gebildet hat, erzielt wurde. —Einzelmessungen mit zwei identischen Kernzählern dieser Konstruktion, in welcher alle früheren Verbesserungen einverleibt wurden, stimmen besser als 5% in 70% aller Fälle überein, wobei das Mittel der absoluten Differenzen 2% beträgt. Abweichungen von mehr als einem Skalenteil des Mikroamperemeters (oder 10% der Konzentration) wurden nicht beobachtet. Diese Übereinstimmung hält über lange Perioden an. — Es wird eine Eichkurve des neuesten Modells des photo-elektrischen Kernzählers gegeben. Eine umfangreiche Eichtabelle kann von der Meteorologisch-Geophysikalischen Abteilung der Schule für kosmische Physik kostenfrei bezogen werden.

     

Further investigations of the fog in the photo-electric condensation nucleus counter

Summary The effect on extinction of isothermal distillation, shrinking of the droplets by evaporation without recondensation of the liberated water vapour, coagulation and differential settling of the fog droplets which take place in the fog of a photo-electric nucleus counter and which can produce a small additional extinction («creep») in the first seconds after its formation, were numerically examined. The relative contribution of each process to the total creep observed is assessed. It is found that isothermal distillation can produce amounts of creep (up to 1.70%) which exceed considerably those caused by evaporation or coagulation. The results of these computations explain the occurrence of creep with concentrations greater than approx. 25 000 nuclei/cm³ in fog-tubes of 3.85 cm air-column diameter.That the disappearance of creep in fog-tubes of diameters 2.5 cm and less is due to the accelerated heat-flow from the walls of the narrow fog-tube was previously proved by reducing appropriately the diameter of the light pencil through the fog. In order to meet the objection that by restricting the cross section of the light pencil the fine structure of the fog comes into play, the increase in the travel time of the heat from the walls was achieved this time by using a photo-electric counter with a fog-tube of 8 cm diameter and a light beam of 2.8 cm diameter as in the «Standard Counter 1946». As expected, creep was found in every single measurement up to readings of 53%. Typical examples of the galvanometer pointer-movement and photographic records of the extinction during fog formation in such a wide fog-tube for readings between approx. 10 and 76% are given and their peculiarities discussed.The extinction over the range from 175 000 to 20 000 nuclei/cm³ was also measured with a red and a blue monochromatic interference filter and the results contrasted against the computed extinctions for these two wave lengths. It was ascertained that for the same number of nuclei the extinction for red light is in general larger than that for blue; the difference between the observed extinctions varies considerably, becoming zero or even negative. The most striking feature, however, is the different course of the extinction for the two wave lengths as a function of the number or size of the droplets.The size of the fog droplets in the counter was deduced from the extinction measurements for these two wave lengths and by collecting the falling droplets on coated slides. The radius of the droplets obtained by the optical method varies from 1.81 to 3.19 when the extinction decreases from 86 to 56%. The radius of the droplets as deduced from gelatine coated slides dyed with Naphtol Green B increases from 1.44 at 67.4% extinction (42 400 nuclei/cm³) to 6.30 at 15.6% (858 nuclei/cm³).

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Zusammenfassung Der Einflus der isothermalen Destillation, des Einschrumpfens der Tröpfchen durch Verdunstung ohne Wiederkondensation des freiwerdenden Wasserdampfes, des Zusammenfliessens und Absetzens der Nebeltröpfchen auf die Extinktion, welche im Nebel des photo-elektrischen Kernzählers stattfinden und die in den ersten Sekunden nach seiner Bildung eine kleine zusätzliche Extinktion (im folgenden Kriechen genannt) erzeugen können, wurde numerisch geprüft. Der entsprechende Beitrag jedes einzelnen der oben genannten Prozesse zum Gesamtbetrag des beobachteten Kriechens wurde abgeschätzt. Es wurde gefunden, dass isothermale Destillation zusätzliche Extinktions-Beträge (bis zu 1.70%) erzeugen kann, welche jene durch Verdunstung oder Zusammenfliessen der Tröpfchen verursachten, beträchtlich übersteigen. Die Resultate dieser Berechnungen erklären das Auftreten des Kriechens bei Konzentrationen grösser als ca. 25 000 Kerne per cm³ in Nebelrohren von 3.85 cm Luftsäulen-Durchmesser.Dass das Verschwinden des Kriechens in Nebelrohren mit einem Durchmesser von 2.5 cm und weniger dem beschleunigten Wärmefluss von den Wänden des engen Nebelrohres zuzuschreiben ist, wurde früher durch eine entsprechende Verengung des Lichtbündels, welches zur Durchleuchtung des Nebels verwendet wird, bewiesen. Um dem Einwand zu begegnen, dass bei so starker Verkleinerung des Querschnittes des Lichtbündels, wie sie benützt wurde, schon die Feinstruktur des Nebels eine Rolle spielt, wurde diesmal die Verlängerung der Laufzeit der Wärme von den Wänden durch Erweiterung des Nebelrohres auf 8 cm Durchmesser erzielt, während der Durchmesser des Lichtbündels mit 2.8 cm — wie im «Standard photo-elektrischen Kernzähler 1946» — unverändert belassen wurde. Entsprechend den Erwartungen wurde bei jeder einzelnen Messung bis zu Lesungen von 53% Kriechen festgestellt. Typische Beispiele der Bewegung des Galvanometer-Zeigers und photographische Aufzeichnungen der Extinktion während der Nebelbildung in einem solchen weiten Nebelrohr werden für Lesungen zsischen ca. 10 und 76% gegeben und ihre Eigentümlichkeiten besprochen.Die Extinktion für Konzentrationen zwischen 175 000 und 20 000 Kernen per cm³ wurde auch mit einem roten und blauen Interferenz-Filter gemessen und die Resultate den für diese zwei Wellenlängen berechneten Extinktionen gegenübergestellt. Es wurde festgestellt, dass bei der gleichen Kernzahl die Extinktion für rotes Licht im allgemeinen grösser ist als jene für blaues; die Differenz zwischen den beobachteten Extinktionen schwankt beträchtlich, wird null oder sogar negativ. Am auffallendsten ist jedoch der verschiedene Verlauf der Extinktion für die zwei Wellenlängen als Funktion der Zahl oder Grösse der Tröpfchen.Die Grösse der Nebeltröpfchen im Nebelrohr des photo-elektrischen Kernzählers wurde aus den Extinktions-Messungen in diesen zwei Wellenlängen und durch Auffangen der fallenden Tröpfchen auf Mikroskop-Objektträgern und Deckgläsern, welche mit gefärbter Gelatine überzogen waren, bestimmt. Der Radius der Tröpfchen, welcher mittels der optischen Methode ermittelt wurde, liegt zwischen 1.81 und 3.19 , wenn die Extinktion von 86 auf 56% abnimmt.Der Tröpfchenradius, wie er aus den Flecken auf den Mikroskopgläschen, deren Gelatineüberzug mit Naphtol Grün B eingefärbt war, bestimmt wurde, wächst von 1.44 bei 67.4% Extinktion (42 400 Kerne per cm³) auf 6.30 bei 15.6% (858 Kerne per cm³).

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The research reported in this article has been sponsored and supported in part by the Geophysics Research Directorate of the Air Force Cambridge Research Center, Air Research and Development Command, United States Air Force, under Contract AF 61(052)-26, through the European Office, ARDC in Brussels.     

The precision nucleus counter (Pollak type) with automatic recording

Summary In order to obtain an automatic recording nucleus counter with greater accuracy than that ofVerzár, a precision photoelectric nucleus counter (Pollak type) with ceramic lining and internal diameter 2.5 cm has been substituted for the horizontal fog tube inVerzár's automat. Certain small alterations, have been made to the electric circuit of the recorder. The new arrangement can be easily calibrated and shows an accuracy approaching that of the precision counter operated under optimum conditions.

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Zusammenfassung Um einen automatischen Kondensationskernzähler von grösserer Genauigkeit als es der vonVerzár ist, zur Verfügung zu haben, wurde das horizontale Nebelrohr im Automaten vonVerzár durch einen photo-elektrischer Präzisions-Kernzähler (BauartPollak) mit unglasiertem Porzellanfutter und einem inneren Durchmesser von 2.5 cm ersetzt. An der elektrischen Schaltung der Registriereinrichtung wurden gewisse kleine Änderungen vorgenommen. Die neue Anordnung kann leicht geeicht werden und besitzt eine Genauigkeit, welche jene des Präzisions-Kernzählers unter optimalen Betriebsbedingungen erreicht.

     

An ionometric counter for condensation nuclei

Summary Condensation nuclei detectable in the range of supersaturation used in the expansion method do not play the role expected earlier, for the production of water droplets in natural clouds.However, these nuclei exist in the atmosphere, and they can be of importance in other processes in the air; for example, they can be partners for annihilation of small air ions there. Therefore, a direct investigation of the interaction between the condensation nuclei and the small air ions may be of interest. For this purpose an, ionometric counter for condensation nuclei is designed, in which the air under examination is mixed in a mixing chamber with small air ions produced by a tritium ion-generator, and the presence of condensation nuclei is measured by the decrease of the concentration of air ions recorded with an aspiration ion counter as compared to the concentration recorded when filtered air was originally sucked through the mixing chamber.Comparatively rapid variations of the concentration of nuclei can be continuously recorded. The electrical properties of the aerosol particles destroying air ions can be investigated by inserting an electrical filter. By the ionometric counter condensation nuclei can be investigated without adding water particles to them.     

Absolute calibration of a photoelectric condensation nucleus counter at low values of nucleus concentration

Summary A new absolute condensation nucleus counter was constructed to investigate the accuracy of the calibration widely used with the Pollak-Nolan photoelectric condensation nucleus counter. An attempt was made to standardize the conditions affecting calibration and, using the new counter, to recalibrate the photoelectric counter at values of extinction less than 16%.Over this extinction range, the present work indicates nucleus concentrations which are higher by about 30% than those given by the calibration ofPollak andMetnieks [8]³). In view of the great natural variability of Aitken nucleus concentrations, this discrepancy, if real, is of little meteorological importance.     

A new condensation nuclei counter with continuous oversaturation

Summary By mixing atmospheric air, saturated water vapour and hydrochloric acid a water vapour supersaturation corresponding to that in theScholz-nucleus counter is formed. The density of the fog formed is reproducibly related to the number of condensation nuclei per cm³ and can easily be measured by photocells.

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Zusammenfassung Durch Mischung von atmosphärischer Luft, gesättigtem Wasserdampf und Chlorwasserstoff entsteht eine demScholz'schen Kernzähler entsprechende Wasserdampfübersättigung. Die Dichte des entstehenden Nebels steht in reproduzierbarem Zusammenhang mit der Kondensationskernzahl pro cm³ und kann leicht mittels Fotozellen gemessen werden.

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Presented by Dozent Dr. Ing.R Mühleisen, Max-Planck-Institut für Physik der Stratosphäre,Weissenau bei Ravensburg (Federal Republic of Germany).     

Experiments with condensation nucleus size spectrometers

Summary The paper presents the theory of an electrical method for resolving a polydisperse aerosol — brought up to charge equilibrium — usingBoltzmann's law of charge distribution which was suggested byT. A. Rich, and reports on experimental tests of this method and on a comparison of its results with those obtained by theL. W. Pollak & A. L. Metnieks' exhaustion method employing a diffusion battery without end-pieces or connecting tubing.The application of the novel diffusion battery without end-pieces or connecting tubing for determining the diffusion coefficient of nuclei stored in a balloon gasometer showed, as in the case of room air nuclei, that the apparent diffusion coefficient increases with increased flow rates and that the increase becomes bigger with decreasing size of nuclei; thus the dependence of the apparent diffusion coefficient on the air-flow is not caused by impaction and deposition of the nuclei in the end-pieces nor by losses in the tubing.No frictional electrical charges on the diffusion battery were, of course, detected when the battery constructed entirely of metal was earthed, and no influence on the diffusion coefficient as determined by the dynamic method was found when the insulated diffusion battery was charged to 52 volts.The resolution of polydisperse aerosols by determining the mobility spectrum of the charged components of the aerosol, brought up to charge equilibrium, showed that the electrical method is well suited for nucleus populations with large percentage of charged nuclei (rather big nuclei) and is sensitive enough to indicate the ageing, even over a few hours, of a stored aerosol. The equivalent radius as computed from the concentrations of the charged and uncharged nuclei of an aerosol under charge equilibrium conditions agrees very well indeed with the average radius of the size spectrum determined by the electrical method and represents so far the best single size characteristic of a polydiperse aerosol.The results obtained so far by the electricla and dynamic methods are in good agreement both with regard to the spectral distribution of the components and to the average size of the nuclei.

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Zusammenfassung Die Theorie einer elektrischen Methode zur Zerlegung eines heterogenen Aerosols in seine Komponenten, welche vonT. A. Rich vorgeschlagen wurde, wird entwickelt. Die Kerne des Aerosols werden in Ladungsgleichgewicht gebracht undBoltzmann's Gesetz der Ladungsverteilung benützt. Über eine experimentelle Prüfung dieser Methode und die Vergleichung ihrer Resultate mit jenen der Exhaustions-Methode nachL. W. Pollak & A. L. Metnieks, die eine Diffusionsbatterie benützt, wird berichtet.Die Anwendung der neuartigen Diffusionsbatterie ohne Endstücke oder Verbindungsröhren zur Bestimmung des Diffusionskoeffizienten von Kondensationskernen, welche in einem Gasometer gespeichert waren, zeigt — wie im Falle von Kernen in Laboratoriumsluft —, dass der virtuelle Diffusionskoeffizient mit zunehmender Luftstromgeschwindigkeit wächst und dass der Zuwachs mit abnehmender Grösse der Kerne grösser wird; die Abhängigkeit des virtuellen Diffusionskoeffizienten vom Luftstrom ist daher nicht durch das Aufprallen und die Ablagerung der Kerne in den Endstücken oder durch Verluste in den Verbindungsröhren verursacht.Es wurden natürlich keine reibungs-elektrischen Ladungen an der Diffusionsbatterie festgestellt, wenn die ganz aus Metall konstruierte Diffusionsbatterie geerdet war, und es wurde ferner kein Einfluss auf den mittels der dynamischen Methode bestimmten Diffusionskoeffizienten gefunden, wenn die isolierte Diffusionsbatterie auf 52 Volt geladen wurde.Die Bestimmung des Beweglichkeitsspektrums der geladenen Komponenten eines polydispersen Aerosols, welches mittels eines Alphastralers in Ladungsgleichgewicht gebracht wurde, zeigte, dass die elektrische Methode zur Zerlegung von Aerosolen mit hohem Prozentsatz geladenerr Kerne (ziemlich grossen Kernen) wohl geeignet und dass sie hinreichend empfindlich ist, die Alterung eines in einem Gasometer gespeicherten Aerosols während weniger Stunden erkennen zu lassen.Der aequivalente Radius, wie er aus der Konzentration der geladenen und ungeladenen Kerne eines im Ladungsgleichgewicht befindlichen Aerosols berechnet werden kann, stimmt sehr gut mit dem mittleren Radius überein, wie er sich aus dem elektrisch bestimmten Grössenspektrum ergibt. Der aequivalente Radius stellt die bis jetzt beste durch eine einzige Zahl ausgedrückte Grössencharakteristik eines polydispersen Aerosols dar.Die bisher mit der elektrischen und dynamischen Methode erhaltenen Resultate stimmen gut überein, sowohl rücksichtlich der spektralen Verteilung der Komponenten als auch bezüglich der aus ihnen abgeleiteten mittleren Kerngrösse.

     

A photo-electric nucleus counter with size discrimination

Summary A variation of theNolan-Pollak photo-electric nucleus counter for size discrimination is described. Instead of applying an over-pressure, the sample in fog-tube of the new instrument starts at atmospheric pressure and expands into two evacuated containers. The expansion into the first container is as rapid as possible and this determines the maximum supersaturation. The expansion into the second is slow enough to permit the growth of water drops to limit the supersaturation below the initial value, and yet fast enough so that the expansion is essentially adiabatic. The calibration is essentially the same as long as the sum of the two volumes is constant, and only those particles smaller than the size determined by the initial supersaturation contribute to the reading.

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Zusammenfassung Es wird eine Modifikation des photoelektrischen Kernzählers vonNolan undPollak zur Unterscheidung der Kerngrösse beschrieben. Anstatt einen Ueberdruck in der Nebelkammer zu erzeugen, wird die Luftprobe von ihrem ursprünglichen Luftdruck in zwei evakuierte Behälter expandiert. Die Expansion in den ersten Behälter wird so schnell als möglich durchgeführt; diese bestimmt das Maximum der Uebersättigung. Die Expansion in den zweiten Behälter wird so langsam vorgenommen, dass das Wachsen der Wassertröpfchen ermöglicht und die Uebersättigung unter dem Anfangswert begrenzt wird, doch rasch genug, dass die Expansion im wesentlichen adiabatisch erfolgt. Die Kalibrierung ist im wesentlichen die gleiche, so lange die Summe der zwei Volumina konstant ist, und nur jene Teilchen tragen zur Messung bei, deren Grösse kleiner ist als jene, welche durch die anfängliche Uebersättigung bestimmt ist.

     

Some airborne observations of condensation nucleus concentration

Summary The measurement of condensation nucleus concentration from an aircraft is considered and preliminary observations made with a photo-electric condensation nucleus counter discussed. It is concluded that at heights up to 6000 ft concentrations of condensation nuclei vary, from 200 cm^–3 in clean maritime air to 5 × 10³ cm^–3 generally over large industrial areas and 35 × 10³ cm^–3 downwind of specific industrial sources. It appears that sea spray makes a contribution to the nucleus population.Mr. G. J.Day, B. Sc., Meteorological Research Flight, Royal Aircraft Establishment,Farnborough, Hants. (Great Britain).     

The influence of scintillation on the measurement of extinction with the photo-electric nucleus counter at very low concentrations

Summary The variation of the initial setting of the galvanometer pointer when pure air or air containing only few nuclei is adiabatically expanded in the fog-tube of the photo-electric nucleus counter is described and explained by changes of the optical density of the air-column during expansion. The effect of this scintillation which interferes with the measurements of the extinction at very low concentrations can be eliminated either by using very narrow beams of collimated light in the illuminator of the counter or by selecting a light beam diameter so much smaller than the diameter of the sensitive surface of the photocell or of its diaphragm if used that the variations of the light beam due to scintillation are kept within the boundary of the sensitive surface.

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Zusammenfassung Es wird die Änderung der anfänglichen Einstellung des Galvanometerzeigers beschrieben, wenn filtrierte Luft oder Luft, welche nur wenige Kerne enthält, im Nebelrohr des photo-elektrischen Kernzählers einer adiabatischen Expansion unterzogen wird. Die Erscheinung wird durch Änderungen der optischen Dichte der Luftsäule während der Expansion erklärt. Dieser Szintillationseffekt, der störend auf die Messung der Extinktion bei sehr niedrigen Konzentrationen einwirkt, kann völlig beseitigt werden, und zwar, entweder durch Verwendung eines sehr engen Bündels parallelen Lichtes oder durch Wahl eines Lichtstrahldurchmessers der etwas kleiner ist als der Durchmesser der empfindlichen Oberfläche der Photozelle bzw. ihrer Blende, wenn eine solche benützt wird, so dass die durch die Szintillation während der Expansion erzeugten Schwankungen des Lichtstrahles innerhalb der Begrenzung der empfindlichen Schichte der Photozelle verbleiben.

     

An improved time series model for monthly stream flows

This study aims to develop an improved time series model to overcome difficulties in modeling monthly short term stream flows. The periodic, serial dependent and independent components of the classical time series models are improved separately by information transfer from a surrounding long term gauging station to the considered flow section having short term records. Eventually, an improved model preserving the mathematical model structure of the classical time series model, while improving general and monthly statistics of the monthly stream flows, is derived by using the improved components instead of the short term model components in the time series modeling. The correlative relationships between the current short term and surrounding long term stations are used to improve periodic and serial dependent behaviors of monthly flows. Independent components (residuals) are improved via the parameters defining their theoretical probability distribution. The improved model approach is tested by using 50 year records of Göksu-Himmetli (1801) and Göksu-Gökdere (1805) flow monitoring stations located on the Ceyhan river basin, in south of Turkey. After 50 year records of the station 1801 are separated into five 10 year sub series, their improved and classical time series models are computed and compared with the real long-term (50 year) time series model of this station to reveal efficiencies of the improved models for each subseries (sub terms with 10 year observation). The comparisons are realized based on the model components, model estimates and general/monthly statistics of model estimates. Finally, some evaluations are made on the results compared to the regression method classically applied in the literature.     

An improved AMC‐coupled runoff curve number model

In the Soil Conservation Service Curve Number (SCS‐CN) method, the three levels of antecedent moisture condition (AMC) permit unreasonable sudden jumps in curve numbers, which result into corresponding jumps in the estimated runoff. A few recently developed SCS‐CN‐based models obviate this problem, yet they have several limitations. In this study, such a model incorporating a continuous function for antecedent moisture has been presented. It has several advantages over the other existing SCS‐CN‐based models. Its application to a large dataset from US watersheds showed to perform better than the existing SCS‐CN method and the others based on it. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

An improved rheology model for the description of the rate-dependent cyclic behavior of high damping rubber bearings

An improved rheology model, inspired from explicit experiments is conceived to represent rate-dependent cyclic shear behavior of high damping rubber bearings at subzero and room temperatures. Total stress has been decomposed into nonlinear rate independent elasto-plastic stress, nonlinear elastic stress and nonlinear visco-elasto-plastic overstress branches. To represent nonlinear viscosity behavior, ‘overstress branch’ has been generalized by putting linear elastic spring in parallel to nonlinear elasto-plastic model, placed in series with nonlinear dashpot. Constitutive relations for model elements have been designated for respective fundamental phenomenon observed in constant strain rate experiments. An optimum calculation approach is developed to determine a unique set of overstress parameters capable not only of representing constant strain rate cyclic tests but also sinusoidal tests with variable input strain rates. Essential abilities of the proposed model and adequacy of estimated parameters have been confirmed by comparing numerical simulation results with experiments conducted at −30 °C, −10 °C and 23 °C.     

An improved method of evaluating liquefaction potential with the velocity of shear-waves

According to the results of cyclic triaxial tests, a linear correlation is presented between liquefaction resistance and elastic shear modulus, which shows the relation of G _max (kPa) with (σ_d/2)^1/2(kPa)^1/2. When applied to soils from different sites, the correlation can be normalized in reference to its minimum void ratio (e _min). Accordingly, an improved method is established to evaluate the liquefaction potential with shear-wave velocity. The critical shear-wave velocity of liquefaction is in linear relation with 1/4 power of depth and the maximum acceleration during earthquakes, which can be used to explain the phenomenon that the possibility of liquefaction decreases with the increment of the depth. Compared with previous methods this method turns out simple and effective, which is also verified by the results of cyclic triaxial tests. Foundation item: State Natural Science Foundation (59678020) and Natural Science Foundation of Zhejiang Province (RC9609).