在 1950 年代初期，美国和苏联进行了裂变和聚变武器的核技术军备竞赛。 苏联在北极偏远地区进行了露天试验，产生了在北方大气中循环的放射性尘埃。 美国开发了空气采样器，将灰尘收集到纸带上，然后将其送到加利福尼亚的辐射实验室。 对各种放射性核素的分析（通过衰变能量和半衰期）有助于确定核反应，并使美国人能够评估俄罗斯的进步程度。

人们很快注意到，当这些“除尘器”在城市地区运行时，这些斑点呈灰色或黑色。 这被指定为“雾度系数”，但（当时）与任何特定的气溶胶成分无关。 “COH”监测在许多城市地点进行，特别是在加利福尼亚，那里“烟雾”是一个日益严重的问题。 然而，当时的重点（和财政支持）完全集中在将车辆排放的蒸汽转化为“雾霾”（光散射气溶胶）和臭氧的大气反应上。 那些反应 无法生产“黑色”材料 ……但没有人询问纸带上“灰色东西”的性质或起源。

直到1977年

这个研究“传感器头”是托尼·汉森博士在劳伦斯伯克利实验室为他的研究项目建造的。 它有 三 平行采样通道，在 47 毫米上收集三个小点。 来自三个样品流的直径过滤器。 带有临界孔口的外部泵产生气流； 过滤器由白炽灯泡照亮； 4^th 滤光片的一部分用作光学参考； 并将信号馈送到连接到 Commodore-64 计算机的 A/D 转换器。

研究目标是通过测量“初始”、“总”和“间隙”气溶胶成分，研究燃烧产生的 BC 气溶胶与自然雾和实验室云室的结合。 结果表明，新鲜的 BC 气溶胶实际上是吸湿的，因此能够影响云光学和成核特性。

这是最早的 Aethalometer 之一，由 Tony Hansen 博士于 1987 年在“Magee Scientific”创业之初在他的家庭作坊中手工制作。

仪器在 47-mm 上收集样品。 直径石英纤维过滤器，并用 12 伏白炽灯泡发出的光照亮它。 传感和参考光电探测器向后面板上的端子提供电压信号。 气流必须由带有机械控制阀的外部泵产生。

用户必须将“S”和“R”电压信号连接到计算机，将它们数字化，然后使用用 BASIC 编写的简单算法处理数据。 没有气流传感器：样品流速是算法的参数输入。 当负载达到最大值时，必须手动更换过滤器。

尽管它们的外观很原始，但其中一些“最早的 Aethalometer”已在北极偏远地区使用了 20 多年。

该仪器及其“泵送装置”也是在伯克利“手工”制造的。 它的分析室装有一个直径为 47 毫米的石英滤光片，并用白炽灯泡照亮它。 数字电压表显示传感和参考信号电压以及由内部质量流量传感器测量的样品空气流速。 控制旋钮允许用户设置“零”（灯关）和“跨度”（灯开）电压，尽管这对于算法来说实际上并不是必需的。 机箱包含一个带有 RS232 通信的商用模数转换器和两条数字 I/O 控制线。 这些用于对多路复用器进行排序，以选择要数字化的信号并控制灯和泵（开-关）。 后面板上的 COM 插头连接到外部计算机，运行用 BASIC 编写的 DOS 程序。

“泵送装置”是通风底盘中的隔膜泵，带有机械节流阀、流量和真空指示器。 该泵由一个固态继电器控制，该继电器通过电缆连接到主 Aethalometer 底盘。 该系统可以被编程为在预定时间启动和停止。

这些仪器通常与单色 DOS 文本“膝上型”（便携式）计算机一起发货。 数据以非常简单直观的文件结构写入软盘，包括测量值 (BC_.csv) 和纯文本注释日志“消息文件”(MF_.txt)。 这为用户提供了一个具有竞争力的独立系统，用于实时测量气溶胶黑碳。

该风量计是原型“AE-14”，用于将样品收集在一卷石英纤维带（因此标记为“T”）上的仪器。 它旨在供非科学运营商使用，即空气质量监测机构。 这是使用特制过滤带的首次开发，其中（非常脆的）石英纤维支撑在纤维素增强底层上。 否则，石英材料不能机械处理。 光学室特意设计为由标准塑料材料制成，升降机构尽可能简单。 磁带推进夹送轮使用凸轮动作来夹持和释放磁带，以控制向前拉动的磁带长度。 电子设备包含在下部隔间中。 这个原型是由 Optotek 的 Matjaž Zalar 设计的“AE-16”的基础，Optotek 是斯洛文尼亚的 OEM 公司，于 1996 年接管了 Aethalometers 的制造。

该 Aethalometer 是根据德国销售代表公司 'GIV' 提供的规格（和融资）设计的，他们认为有必要为德国网络制造一种独特设计的仪器——但从未实现。 该设计包括一个触摸屏（1996 年不寻常、昂贵且无功能）； 以及一台使用80186处理器的德国嵌入式计算机，很快就停产了。 其中只有三个是在 GIV 破产之前制造的。 整个项目是一个教科书式的例子，表明允许营销人员定义技术规范是不可取的，以及在验证产品市场实际存在之前投入大量资金来创建产品是不可取的。

这是 1996 年至 2012 年期间的“经典”空气流量计。它由 Optotek 的 Matjaž Zalar 设计，基于 Tony Hansen 构思的 AE-14 原型。 它使用大容量的过滤带卷和带有机械流量控制阀的内部泵：由于不需要日常注意，它被广泛用于环境监测。 光电探测器电子器件和控制电路构建在一块带有通用（可互换）数字接口的板上，显示屏和键盘使用标准通信。 这样，它就可以使用标准的工业单板计算机。 它将数据记录到内置软盘驱动器中，这在当时是一项巨大的创新和便利：这意味着该仪器根本不需要任何支持系统，并且可以通过单个电源插座独立使用。 最早的型号使用白炽灯进行照明。 1998 年，光源改为发射 880 nm 的 LED，随后创建了黑碳的实际操作定义。 同年，我们创造了一个变体，其中由微小的汞蒸气放电管提供光学照明：这证明了生物质烟雾在短波长处增加光吸收的概念，特别是烟草烟雾，这是美国的一个重要课题那时。 1999 年，我们发现 LED 在紫外线中发光，并创建了双波长 Aethalometer（表示为 AE-21），其中每个时基周期的照明在 370 和 880 nm 之间顺序切换。 那年晚些时候，我们又添加了 5 种“颜色”的 LED，以创建 7 波长 Aethalometer（表示为 AE-31）。 1999 年，生物质燃烧产生的 BC 排放并不重要，并且光吸收的 Ångström 指数的概念是全新的且未被认可的价值。

该装置还使用了“扩展范围”扩大的椭圆形收集点。 提供此选项是为了降低污染城市地区的积聚率，从而减少过滤带的消耗。 “高灵敏度”选项使用带有小圆形收集点的进样室。

AE-45 Aethalometer“模块”是由设计的； 并且专门为； 美国的“Rupprecht & Patashnick”公司是非常成功的“TEOM” PM2.5 分析仪的制造商。 他们希望提供一个模块，该模块可以连接到 TEOM 的气流中，并提供简单的单数测量黑碳。 该设计基于现有且成功的 AE-42“便携式”风量计，但不幸的是，R&P 要求如此简单，以至于用户无法知道 AE-45“模块”是否真正正常工作。

该型号是“经典”风度计的继承者，具有相同的光学分析，但改进了支持系统。 它使用集成在门板上的显示屏和键盘； 用紧凑型闪存卡替换软盘驱动器； 并使用带无刷直流电机的调速泵代替以前的交流电机泵。 泵的改进允许通过软件对样品流速进行闭环控制，而闪存卡将数据存储寿命从数周延长至数年。 这些模型非常可靠，能够在非常不利的条件和虐待下继续运行。

AE-43 原型机旨在成为已建立的 AE-42 的“世代更新”，具有工程师指定的触摸屏面板和操作功能。 据信，一些客户想要一种他们可以携带的“调查”工具：但是这个市场利基的存在从未得到证实，也从未开发过这种模型。 这现在可以被视为“工程推动”而不是“市场拉动”的一个例子。

光透射仪对已收集在滤光片上的样品进行光吸收的“静态”测量。 透射光衰减与黑碳表面密度关系的科学原理最早由劳伦斯伯克利国家实验室的 Tony Hansen、Lara Gundel、Hal Rosen 等人于 1977 年开始研究。 1979 年，Tony Hansen 意识到如果在收集样品的同时连续进行这种测量，那么衰减的变化率可以解释为 BC 的积累率。 知道了气流速率，就可以计算出 BC 浓度：空气流量计的原理就诞生了。

OT-21 光透射仪是一种现代的、微处理器控制的仪器，可以简单地测量过滤器上气溶胶沉积物的光衰减 ('ATN')。 包含气溶胶样品的过滤器被插入一个滑动托盘中，该托盘还带有一个空白的“参考”过滤器。 OT-21 在 370 nm 和 880 nm 两个波长下进行分析，这与 Aethalometers 中用于指定黑碳的波长相同。

AE33 型 Aethalometer 于 2013 年推出，以克服与通过滤光片的光透射测量相关的主要问题：即非线性“负载效应”，其大小是不可预测的，似乎取决于新鲜度、涂层和来源气溶胶。 这种效应会导致较高负载下“衰减”和“黑碳含量”之间的关系发生扰动，从而导致滤带光点前进前后的数据不连续。 AE33 收集 二 不同流速的平行点。 比较两个通道中的数据可以消除“加载效应”； 其（情境）参数待定； 以及要计算的“正确”（零加载）结果。

AE33 在 1 秒的基本时基上对七个波长进行分析。 气流由带有无刷变速电机的闭环稳定泵提供。 光学性能可以通过“中性密度光学套件”进行验证，这是一组可追溯的标准光度玻璃元件。

许多附件可以连接到AE33，并且可以连接到网络进行远程操作、数据采集和仪器管理。

该仪器非常坚固可靠。 截至 2020 年，已有 1,000 多台设备运往世界七大洲。

DRI 2015 型多波长热/光碳分析仪增强了广泛使用的 DRI 2001 型 系统 （来自甜点研究所）用于量化有机碳 (OC)、元素碳 （EC，也称为黑碳 [BC]），以及气溶胶过滤器沉积物上的温度分离碳部分（Chow 等人，1993 年）。 与 2015 型相比，2001 型保持了 OC 和 EC 与以前测量的一致性，同时降低了供应和维护成本。它取代了 633 nm 光学监测，该监测解决了在波长为405、445、532、635、780、808 和 980 纳米。 额外的光学信息可用于估计采样颗粒的多波长光吸收，推断每个样品中褐碳 (BrC) 的浓度，并进一步补充碳组分在源分配研究中的使用（Chen 等人，2015 年；周等人，2015）。 Model 2015 软件包括常用协议的温度程序，例如 IMPROVE_A（Chow 等人，2007 年；2011 年）、EUSAAR（Cavalli 等人，2010 年）和 NIOSH（Birch 和 Cary，1996 年；Chow 等人，2001 年） )，并且可以对其进行编程以模拟任何其他协议。 在每次分析中同时测量所有波长的 R 和 T 允许重现任何其他热/光学方法，并有可能更好地表征含碳气溶胶的其他特性。

TCA08 总碳分析仪仪器使用热法测定总碳 (TC)。 该仪器以受控的采样流速在封闭在不锈钢小室中的 47 毫米直径石英纤维过滤器上收集大气气溶胶样品。 采样时间为 1 小时（默认），但可以预设为 20 分钟到 24 小时。 该仪器有两个平行的采样和分析通道，气流由球阀控制。 当一个通道正在收集下一个时基周期的样本时，另一个通道正在分析前一周期收集的样本。 在周期结束时，阀门切换以提供连续操作和连续数据采集。