EchtzeitMaß von Nanoparticle-Korngrößenverteilungen unter Verwendung der Elektrischen Mobilitäts-Technik und des Scannen-Mobilitäts-Partikels Sizer von TSI Enthalten

Themen Umfaßt

Hintergrund

Elektrische Mobilitäts-Technik

Nanoparticles in den Kolloiden

Scannen Mobilitäts-Partikel Sizer

Scannen Mobilitäts-Partikel Sizer-Spektrometer

Nano-DMA

Kondensation Partikel-Zählwerk (CPC)

Typische Anwendungen in der Nanotechnologie

Bearbeiten von Nanoparticles in den Reaktoren

SMPS in der Nanotechnologie-Forschung

Nanoparticle Reaktoren

Bearbeiten von Nanoparticles Verschob in den Kolloiden

Naonoparticle-Berührungs-Analyse

Hintergrund

Der Nutzen von Bearbeiten aerosolized submicrometer Partikeln unter Verwendung einer elektrischen Mobilitätsbearbeitentechnik ist gut dokumentiert gewesen. Die Technik ist in hohem Grade genau und ist gezeigt worden, um Material 60 des Standardwerk-nm und 100nm zu sortieren (SRM) mit einer Ungewissheit von nur 1%. Das National Institute of Standards and Technology (NIST) haben elektrische Mobilität verwendet, um seine 0.1μm Standardwerk-Materiellen Partikel (SRM) für gut in einem Jahrzehnt zu messen.

Elektrische Mobilitäts-Technik

Kürzlich findet die elektrische Mobilitätstechnik erhöhten Gebrauch im in-situbearbeiten der nahen Istzeit von den ausgeführten nanoparticles, die durch eine Vielzahl von Aerosol-basierten Prozessen wie Diffusionsflammensynthese, Spraypyrolyse, thermischem Plasma Usw. synthetisiert werden.

Nanoparticles in den Kolloiden

Wenn sie mit den electrospray und anderen Streuungsmethoden kombiniert wird, ist die elektrische Mobilitätstechnik zu genau sortieren die nanoparticles gezeigt worden, die auch in den Kolloiden verschoben werden.

Mit der Kommerzialisierung der Nanotechnologie, ist die Arbeitsmedizingesundheitsrisiken, die mit Herstellung verbunden sind und das Handhaben von nanoparticles ein wachsendes Interesse. Arbeitskräfte werden nanoparticles durch Mittelwerte der Einatmung, auf Niveaus ausgesetzt möglicherweise, die groß umgebende Konzentrationen überschreiten; und keine Arbeitsplatzstandards existieren, um Aussetzung zu den nanoparticles zu begrenzen. Nanoparticlegröße regelt ihr Absetzungsmuster in den verschiedenen Teilen der Lunge und ihres entscheidenden Schicksals innerhalb eines menschlichen Körpers. So ist umgebende Maße von den NanoparticleKorngrößenverteilungen, die von der elektrischen Mobilitätstechnik bereitgestellt werden, ein leistungsfähiges Hilfsmittel in den Verständnisgesundheitsschädigenden wirkungen, die mit Nanoparticle in Verbindung gestandener Berührung verbunden sind.

Scannen Mobilitäts-Partikel Sizer

Dieser Artikel setzt einen kurzen Überblick über die elektrische Mobilitätstechnologie fest, wie in TSI-Scannen-Mobilitäts-Partikel Sizer-Spektrometer (SMPS) integriert, das von einer Diskussion auf Anwendungen in der Nanoparticlesynthese und in der Berührungsforschung gefolgt wird.

Scannen Mobilitäts-Partikel Sizer-Spektrometer

Das Scannen-Mobilitäts-Partikel Sizer- (SMPS)Spektrometer besteht einem Beispielvorbehandlungsapparat, einem zweipoligen Ladegerät, einem Nanoparticlegrößenklassifikator und aus einem Nanoparticledetektor. Abbildung 1 stellt ein Diagramm der gesamten Anlage dar. Der Vorbehandlungsapparat (gewöhnlich ein Impaktor oder ein Wirbelsturm) beseitigt großer Mikrometer sortierte Partikel. Das zweipolige Ladegerät legt zweipoliges Ladungsgleichgewicht auf den Partikeln fest. Diese definierte Ladungszustand ist für die Größengliederung unter Verwendung der elektrischen Mobilität notwendig. Partikel sind die Größe, die in einem Differenzialen Mobilitäts-Analysegerät tarifiert wird (DMA). Das belastete Aerosol passiert vom Neutralisierungsgerät in den Hauptteil des DMA. Abbildung 2 zeigt das Diagramm eines Nano-DMA.

Abbildung 1.

Abbildung 2.

Nano-DMA

Das Nano-DMA ist speziell für Bearbeitennanoaerosols in der Größenreichweite 2 nm zu 150nm bestimmt. Das Nano-DMA enthält einen äußeren, geerdeten Zylinder und eine innere zylinderförmige Elektrode, die an eine negative Stromversorgung angeschlossen wird (0 bis kVDC 10). Der elektrische Bereich zwischen den zwei konzentrischen Zylindern trennt sich die Partikel entsprechend ihrer elektrischen Mobilität, die umgekehrt mit der Teilchengröße zusammenhängt. Partikel mit negativer Ladung werden in Richtung zu abgestoßen und abgegeben auf der äußeren Wand. Partikel mit neutraler Ladung verlassen mit dem Luftüberschuß. Partikel mit positiver Ladung bewegen sich schnell in Richtung zur negativ-belasteten Mittelelektrode. Nur Partikel innerhalb eines schmalen Bereiches der elektrischen Mobilität haben die korrekte Flugbahn, zum durch einen offenen Schlitz nahe dem DMA-Ausgang zu passieren. Die elektrische Mobilität dieser ausgewählten Partikel ist eine Funktion von Strömungsgeschwindigkeiten, von geometrischen Parametern und von Spannung der Mittelelektrode.

Kondensation Partikel-Zählwerk (CPC)

Der monodisperse Partikelstrom, der das DMA verlässt, wird durch einen Kondensations-Partikel-Zählwerk gezählt (CPC). Im CPC sind die einzelnen Partikel, die als 2 nm größer sind, entwickelte Mikrometergröße mittels der Kondensation eines Arbeitsmittels (Alkohol oder Wasser) auf den Partikeln. Der CPC dann zählt optisch diese Partikel. Teilchengrößeverteilungen werden gemessen, indem man ändert die angewandte Hochspannung im DMA, das den elektrischen Bereich ändert und so die ganze Korngrößenverteilung scannt.

Typische Anwendungen in der Nanotechnologie

Bearbeiten von Nanoparticles in den Reaktoren

Die elektrische Mobilitätstechnik findet zunehmenden Gebrauch im in-situbearbeiten der nahen Istzeit von den ausgeführten nanoparticles, die durch eine Vielzahl von Aerosol-basierten Prozessen synthetisiert werden. Das Maß der nahen Istzeit, das durch elektrische Mobilitätstechnik angeboten wird, beschleunigt den Forschung und Entwicklung Prozess der Nanoparticlesynthese, da es das Verständnis der Vorrichtungen der Partikelentstehung und -wachstums erhöht. Ein in-situmaß beseitigt den Bedarf an der Beispielsammlung für die Offline-Methoden, die folglich Operatorfehler herabsetzen und konsequentere wiederholbare Ergebnisse bereitstellen. Abbildung 3 gibt einen Überblick über wichtige Schritte in der Synthese von Nanomaterials in einem Aerosol basierten Reaktor. Echtzeitbearbeiten von nanoaerosols in diesen Reaktoren ermöglicht, um Dynamik der Partikelentstehung zu folgen und Wachstum, wenn es in hohem Grade reagiert, fließt. Eine genaue Regelung der Teilchengröße ist Taste; Echtzeitmaß von Teilchengrößeverteilungen im Reaktor liefert das notwendige Feed-back, um Reaktorzustände zu steuern, um Regelung der hohen Qualität zu erzielen.

Abbildung 3.

SMPS in der Nanotechnologie-Forschung

SMPS ist in zunehmendem Maße in der Nanotechnologieforschung eingesetzt worden. Im Jahre 1991 verwendete Akhtar et al. eine SMPS-Anlage, um Dampfsynthese des Titaniapulvers zu studieren speziell der Effekt von Prozessvariablen (Reaktorverweilzeit, Temperatur und Reaktionsmittelkonzentration) auf Pulvergrößen- und -phaseneigenschaften. Die SMPS gemessenen Teilchengrößeverteilungen wurden verwendet, um Partikelkoagulationsbaumuster zu validieren. Somer et al. (1994) verwendete SMPS, um Agglomeration des Titandioxidaerosoles auf dem Gebiet der hohen Intensität zu studieren. Ahn et al. (2001) studierte Silikonpartikel-Wachstumseigenschaften in der H2-/O2/TEOSdiffusionsflamme. Sie fanden nahe Vereinbarung der SMPS gemessenen Größe verglichen mit den aufbereiteten (TEM) Größendaten des Durchstrahlungselektronenmikroskops Bild. Ullman et al. (2002) studierte Eigenschaften von den Nanoparticleaerosolen von Größe 4.9-13 nm, erzeugt durch Laser-Entfernung. Maße von acht Materialien einschließlich Silikon-, Kohlenstoff-, Titania-, Eisenoxid, Wolframoxid, Niobiumoxid, Kohlenstoff und Gold wurden erfolgreich erzielt.

Nanoparticle Reaktoren

Andere SMPS unterstützte Studien von Nanoparticlereaktoren umfassen Flüssigkeit flammspritzen (SilberTitaniaeinlage nanoparticles), Äthylenflamme (Ruß nanoparticles) und thermische Plasmareaktoren (Si, Tipartikel) um einige zu benennen. Vor Kurzem studierte Zhang et al. (2007) Temperatureffekte auf Tellurdioxidsynthese durch Spraypyrolyse. SMPS-Daten von diesem Reaktor (Abbildung 4) zeigt offenbar Übergang von Vorläufertröpfchen zu den Produkttröpfchen als die Temperaturanstiege.

Abbildung 4.

Bearbeiten von Nanoparticles Verschob in den Kolloiden

Eine Mehrheit nanoparticles werden über einen kolloidalen Chemieweg produziert. Wenn sie mit electrospray Streuung kombiniert wird, ist die elektrische Mobilitätstechnik zu genau sortieren die nanoparticles gezeigt worden, die in den Kolloiden verschoben werden. Abbildung 5 zeigt die Hochformatauflösung von SMPS. Die Korngrößenverteilungen einer Mischung von neun verschiedenen Proteinen und electrosprayed Rinderserumalbumin (BSA) nanoparticles wurden mit einem SMPS (TSI Vorbildliches 3936-N25) gemessen. Lengegoro et al. haben erfolgreichen Gebrauch electrospray und SMPS gezeigt, Korngrößenverteilung von verschiedenen Baumustern von Kolloiden (Oxide, Metalle und Polymere) wie Silikon, Gold, Palladium und Polystyrenlatexpartikeln, mit verschiedenen Nennweiten unter 100 nm zu bestimmen. Die Messwerte von Teilchengrößen in ihrer Studie wurden vergleichbar mit den Ergebnissen gefunden, die durch Elektronenmikroskopie und die dynamische Lichtstreuung erzielt wurden.

Abbildung 5.

Naonoparticle-Berührungs-Analyse

Außer nahen Istzeit stand die Analyse auf den Nanoparticleprozessen in verbindung, die oben, elektrische Mobilitätsanalyse mit SMPS behandelt wurden, kann auch verwendet werden, um in Verbindung stehende Nanoparticleprozeßberührung zu überwachen.

Die Hochformatauflösung erlaubt die Berechnung von Partikeloberflächen- und Partikelvolumenverteilungen. Abbildung 6 zeigt ein Beispiel: die Maße wurden während des Leerens eines ultrafine Titandioxid baghouse in einen Pulversammlungseimer genommen. Außer den SMPS-Daten (mittlerer Durchmesser der Zahl), die Abbildung, 6, die eine Showgesamtzahlkonzentration mit einem CPC maß und Gesamtalveolar gab die Flächekonzentration ab, die mit einem Nanoparticle-Fläche-Überwachungsgerät gemessen wurde (Baumuster 3550 TSI NSAM). Abbildung 6 b stellt SMPS gemessene Teilchengrößeverteilung in der Luft nah an der Materialtransportoperation dar. Eine Spitze in den Konzentrationen während der Mitte des Prozesses stimmte mit dem Ausgeben einer Trommel des Titaniapulvers in einem Hydrauliktank überein.

Abbildung 6.

Quelle: TSI Enthalten

Zu mehr Information über diese Quelle Enthaltenes bitte besuchen Sie TSI

Date Added: Sep 26, 2007 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 14:53

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