Medición En Tiempo Real de las Distribuciones Dimensionales del Nanoparticle usando la Técnica Eléctrica y la Partícula Sizer de la Movilidad de la Movilidad de la Exploración de TSI Incorporado

Temas Revestidos

Antecedentes

Técnica Eléctrica de la Movilidad

Nanoparticles en Coloides

Partícula Sizer de la Movilidad de la Exploración

Espectrómetro de Sizer de la Partícula de la Movilidad de la Exploración

ACCESO DIRECTO DE MEMORIA Nano

Medidor de la Partícula de la Condensación (CPC)

Aplicaciones Típicas en Nanotecnología

Apresto de Nanoparticles en Reactores

SMPS en la Investigación de la Nanotecnología

Reactores del Nanoparticle

El Apresto de Nanoparticles Suspendió en Coloides

Análisis de la Exposición de Naonoparticle

Antecedentes

Las ventajas de las partículas aerosolized apresto del submicrometer usando una técnica eléctrica del apresto de la movilidad han estado bien documentadas. La técnica es altamente exacta y se ha mostrado Material a Referencia Estándar nanómetro y 100nm de la talla 60 (SRM) con una incertidumbre del solamente 1%. El National Institute of Standards and Technology (NIST) ha estado utilizando movilidad eléctrica para medir sus Partículas Materiales Estándar de Referencia (SRM) de los 0.1μm por bastante por encima de una década.

Técnica Eléctrica de la Movilidad

Últimamente, la técnica eléctrica de la movilidad está encontrando uso creciente en el apresto "in-situ" del tiempo real cercano de los nanoparticles dirigidos sintetizados por una variedad de procesos aerosol-basados como la síntesis de la llama de la difusión, la pirolisis del aerosol, el plasma térmica Etc.

Nanoparticles en Coloides

Cuando está combinada con métodos electrospray y otros de la dispersión, la técnica eléctrica de la movilidad se ha mostrado a exactamente clasifica los nanoparticles suspendidos en coloides también.

Con la comercialización de la nanotecnología, los riesgos para la salud profesionales asociados a la fabricación y la manipulación de nanoparticles es una preocupación cada vez mayor. Los Trabajadores pueden ser expuestos a los nanoparticles con medios de la inhalación, en los niveles que exceden grandemente concentraciones ambiente; y ningunos patrones del lugar de trabajo existen para limitar la exposición a los nanoparticles. La talla del Nanoparticle regula su modelo de la deposición en las diversas partes del pulmón y de su destino final dentro de un cuerpo humano. Así, las mediciones ambiente de las distribuciones dimensionales del nanoparticle proporcionadas por la técnica eléctrica de la movilidad son una herramienta potente en la comprensión de los efectos sobre la salud adversos asociados a la exposición relacionada nanoparticle.

Partícula Sizer de la Movilidad de la Exploración

Este artículo proporciona a una reseña abreviada de la tecnología eléctrica de la movilidad según lo integrado en el espectrómetro de Sizer de la Partícula de la Movilidad de la Exploración (SMPS) de TSI seguido por una discusión en aplicaciones en síntesis del nanoparticle y la investigación de la exposición.

Espectrómetro de Sizer de la Partícula de la Movilidad de la Exploración

El espectrómetro de Sizer de la Partícula de la Movilidad (SMPS) de la Exploración consiste en un acondicionador previo de la muestra, un cargador bipolar, un clasificador de la talla del nanoparticle y un detector del nanoparticle. El Cuadro 1 representa un diagrama esquemático del sistema entero. El acondicionador previo (típicamente un impactador o un ciclón) elimina partículas clasificadas micrómetro grande. El cargador bipolar establece equilibrio bipolar de la carga en las partículas. Esta condición definida de la carga es necesaria para la clasificación de talla usando movilidad eléctrica. Las Partículas son talla clasificada en un Analizador Diferenciado de la Movilidad (DMA). El aerosol cargado pasa del neutralizador en la porción principal del ACCESO DIRECTO DE MEMORIA. El Cuadro 2 muestra el diagrama esquemático de un ACCESO DIRECTO DE MEMORIA nano.

Cuadro 1.

Cuadro 2.

ACCESO DIRECTO DE MEMORIA Nano

El ACCESO DIRECTO DE MEMORIA nano se diseña específicamente para los nanoaerosols de clasificación en la gama de tallas de 2 nanómetro a 150nm. El nano-ACCESO DIRECTO DE MEMORIA contiene un cilindro exterior, conectado a tierra y un electrodo cilíndrico interno que se conecte con una fuente de alimentación negativa (0 al kVDC 10). El campo eléctrico entre los dos cilindros concéntricos separa las partículas según su movilidad eléctrica que se relacione inverso con la talla de partícula. Las Partículas con las cargas negativas se repelen hacia y se depositan en la pared exterior. Las Partículas con la carga neutral salen con exceso del aire. Las Partículas con las cargas positivas se mueven rápidamente hacia el electrodo de centro negativo-cargado. Solamente las partículas dentro de un estrecho rango de movilidad eléctrica tienen la trayectoria correcta a pasar a través de una ranura abierta cerca de la salida del ACCESO DIRECTO DE MEMORIA. La movilidad eléctrica de estas partículas seleccionadas es una función de los flujos, de los parámetros geométricos y del voltaje del electrodo de centro.

Medidor de la Partícula de la Condensación (CPC)

La secuencia de la partícula del monodisperse que sale el ACCESO DIRECTO DE MEMORIA es contada por un Medidor de la Partícula de la Condensación (CPC). En el CPC, las únicas partículas más grandes de 2 nanómetro son talla venida del micrómetro mediante la condensación de un fluido operante (alcohol o agua) en las partículas. El CPC entonces ópticamente cuenta estas partículas. Las distribuciones dimensionales de Partícula son medidas cambiando el alto voltaje aplicado en el ACCESO DIRECTO DE MEMORIA, que cambia el campo eléctrico, así explorando la distribución dimensional entera.

Aplicaciones Típicas en Nanotecnología

Apresto de Nanoparticles en Reactores

La técnica eléctrica de la movilidad está encontrando uso cada vez mayor en el apresto "in-situ" del tiempo real cercano de los nanoparticles dirigidos sintetizados por una variedad de procesos aerosol-basados. La medición del tiempo real cercano ofrecida por técnica eléctrica de la movilidad acelera el proceso de la investigación y desarrollo de la síntesis del nanoparticle puesto que aumenta la comprensión de los mecanismos de la formación y del incremento de la partícula. Una medición "in-situ" elimina la necesidad de la colección de la muestra para los métodos fuera de línea que disminuyen así desvío de operador y que proporcionan a resultados repetibles más constantes. El Cuadro 3 da una reseña de pasos de progresión importantes en la síntesis de nanomaterials en un reactor basado aerosol. El apresto En Tiempo Real de nanoaerosols en estos reactores permiso para seguir la dinámica de la formación de la partícula y el incremento en altamente reaccionar fluye. Un mando exacto de la talla de partícula es clave; la medición en tiempo real de las distribuciones dimensionales de partícula en el reactor proporciona al feedback necesario para controlar condiciones del reactor para lograr el mando de alta calidad.

Cuadro 3.

SMPS en la Investigación de la Nanotecnología

SMPS se ha empleado cada vez más en la investigación de la nanotecnología. En 1991, Akhtar y otros utilizó un sistema de SMPS para estudiar la síntesis del vapor del polvo del Titania, específicamente, el efecto de las variables de proceso (tiempo de residencia del reactor, temperatura, y concentración el reactivo) sobre características de la talla y de la fase del polvo. Las distribuciones dimensionales medidas SMPS de partícula fueron utilizadas para validar el modelo de la coagulación de la partícula. Somer y otros (1994) utilizó SMPS para estudiar la aglomeración de aerosol del Dióxido de titanio en el campo de intensidad alta. Ahn y otros (2001) estudió características del incremento de la partícula del sílice en llama de la difusión de H2/O2/TEOS. Encontraron el acuerdo cercano de la talla medida SMPS con respecto a los datos tramitados imagen (TEM) de la talla del Microscopio Electrónico De la Transmisión. Ullman y otros (2002) estudió propiedades de los aerosoles del nanoparticle de la talla 4.9-13 nanómetro, generados por la ablación del laser. Las Mediciones de ocho materiales incluyendo el óxido del Sílice, del Carbón, del Titania, de Hierro, el óxido del Tungsteno, el óxido del Niobio, el Carbón y el Oro fueron logradas con éxito.

Reactores del Nanoparticle

Otros estudios ayudados SMPS de los reactores del nanoparticle incluyen el líquido rocían con llamas (los nanoparticles del depósito del plata-titania), llama del etileno (nanoparticles de la carbonilla) y los reactores térmicos del plasma (las partículas del Si, del Ti) para nombrar algunos. Recientemente, Zhang y otros (2007) estudió efectos de temperatura sobre síntesis del bióxido del Telurio por pirolisis del aerosol. Datos de SMPS de este reactor (el cuadro 4) muestra sin obstrucción la transición de las gotitas del precursor a las gotitas del producto mientras que la temperatura aumenta.

Cuadro 4.

El Apresto de Nanoparticles Suspendió en Coloides

Producen a una mayoría de nanoparticles vía una ruta coloidal de la química. Cuando está combinada con la dispersión electrospray, la técnica eléctrica de la movilidad se ha mostrado a exactamente clasifica los nanoparticles suspendidos en coloides. El Cuadro 5 demuestra la alta resolución de la talla de SMPS. Las distribuciones dimensionales de una mezcla de nueve diversas proteínas y de los nanoparticles electrosprayed de la albúmina del suero (BSA) vacuno fueron medidas con un SMPS (TSI 3936-N25 Modelo). Lengegoro y otros ha demostrado el uso acertado de electrospray y de SMPS de determinar la distribución dimensional de diversos tipos de coloides (óxidos, metales, y polímeros) por ejemplo el sílice, el oro, el paladio, y las partículas del látex del poliestireno, con diversas tallas nominales debajo de 100 nanómetro. Los valores medidos de tamaños de las partículas en su estudio fueron encontrados comparables a los resultados obtenidos por microscopia electrónica y la dispersión luminosa dinámica.

Cuadro 5.

Análisis de la Exposición de Naonoparticle

Además de tiempo real cercano el análisis se relacionó con los procesos del nanoparticle discutidos arriba, análisis eléctrico de la movilidad con SMPS se puede también utilizar para vigilar la exposición relacionada de proceso del nanoparticle.

La alta resolución de la talla permite el cálculo de las distribuciones de volumen de la superficie de la partícula y de la partícula. El Cuadro 6 muestra un ejemplo: las mediciones fueron tomadas durante vaciar un baghouse ultrafino del Dióxido de titanio en un compartimiento de la colección del polvo. Además de los datos de SMPS (diámetro mediano del número), el cuadro 6 que una concentración de número total de las demostraciones midió con un CPC y el alveolar del total depositó la concentración de la superficie medida con un Monitor de la Superficie del Nanoparticle (Modelo 3550 de TSI NSAM). El Cuadro 6 b representa la distribución dimensional medida SMPS de partícula en el aire ambiente cerca de la operación de la manipulación de materiales. Un pico en concentraciones durante el centro del proceso coincidió con vaciar de un cilindro del polvo del Titania en un depósito.

Cuadro 6.

Fuente: TSI Incorporado

Para más información sobre esta fuente visite por favor TSI Incorporado

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

Last Update: 13. June 2013 15:19

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