Mission nationale de sauvegarde du patrimoine scientifique et technique contemporain

Description

L’impacteur à cascades Casella,
inventé par K.R. May, sert à la séparation granulométrique des aérosols,
c’est-à-dire au classement par taille des particules en suspension dans l’air.
Il sert ainsi à diagnostiquer la qualité de l’air. La
durée de vie dans l’atmosphère des aérosols de tailles comprises entre 0,1 µm
et 1 µm est la plus longue : de l’ordre de 10 jours. Les particules les plus
grosses (> 10 µm) ont un temps de séjour de quelques minutes à quelques
heures. La taille des aérosols conditionne donc les épisodes de pollution de
l’air et influe, par ailleurs, sur la profondeur de pénétration dans le système
respiratoire humain. Cet instrument peut être rangé
et protégé dans un étui en tissu. Il est composé d’une plaque et d'un tube noirs reliés
à quatre tubes disposés en série et agencés en carré qui contiennent tous une lame de microscope en verre enduites d'adhésif, appelée
« plaque d’impaction ». Des caches à l’extrémité des tubes permettent
de récupérer et analyser les plaques d’impaction. Un des tubes comporte une
ouverture pour laisser entrer l’air. L’impacteur doit être connecté à une pompe
(non présente ici) afin d’aspirer un filet d’air dans le système. Le principe de séparation
granulométrique repose sur la technique de l’impaction en cascade. L’air s’engouffre dans le
premier tube et vient s’écraser sur la plaque d’impaction et poursuit sa
trajectoire dans le tube suivant. Une particule transportée par l’air, du fait
de son énergie cinétique, peut quitter la trajectoire de l’air et être projetée
sur la plaque où elle se fixe. C’est le phénomène d’arrêt par impact dont l'efficacité dépend de la distance entre l’entrée d’air dans le tube et la plaque
ainsi que de la vitesse de l’air. Lorsque ces paramètres sont fixés, toutes les
particules de taille supérieure à une valeur appelée « diamètre de coupure »
sont projetées sur la plaque. Les systèmes de diamètres de coupure sont échelonnés
et disposés en série : un premier niveau avec un jet large et une vitesse
modeste arrête les plus grosses particules, les plus fines continuent leur
chemin vers un tube plus étroit, donnant une vitesse d’air capable de les fixer
sur la plaque. Quatre tailles de particules différentes sont ainsi recueillies.
Les plaques d’impaction en verre permettent de mesurer le dépôt particulaire
par microscopie optique, suivant les méthodes classiques de l’analyse
granulométrique (ensemble des opérations permettant de déterminer la
distribution des tailles des éléments composant les échantillons récoltés).

Utilisation

L’impacteur à cascades Casella était utilisé pour trier en taille les
aérosols par des chimistes de l’atmosphère du centre
de recherches atmosphériques de Campistrous.