Les avantages de la taille des particules submicroniques en utilisant un aérosol mobilité électrique technique de dimensionnement ont été bien documentés. La technique est très précise et a été montré à la taille de 60 nm et 100 nm Matériau de référence standard (SRM), avec une incertitude de seulement 1%. Le National Institute of Standards and Technology (NIST) ont eu recours à la mobilité électrique pour mesurer son matériel 0,1 um référence standard (SRM) Particules pour plus d'une décennie. Technique de mobilité électrique Dernièrement, la technique de la mobilité électrique est de trouver une utilisation accrue de l'in-situ en temps quasi réel dimensionnement des nanoparticules synthétisées par une variété d'aérosols à base des processus comme la synthèse flamme de diffusion, la pyrolyse par pulvérisation, etc plasma thermique Les nanoparticules en colloïdes Lorsqu'il est combiné avec électronébulisation et les méthodes de dispersion d'autres, la technique de la mobilité électrique a été démontré que les nanoparticules de taille précise en suspension dans colloïdes ainsi. Avec la commercialisation de la nanotechnologie, les risques de santé associés à la fabrication et la manipulation des nanoparticules est une préoccupation croissante. Les travailleurs peuvent être exposés à des nanoparticules par voie d'inhalation, à des niveaux qui dépassent largement les concentrations ambiantes et pas de normes de travail existent pour limiter l'exposition aux nanoparticules. La taille des nanoparticules régit leur modèle dépôts dans diverses parties du poumon et leur sort ultime dans un corps humain. Ainsi, les mesures ambiantes de distributions de taille des nanoparticules fournies par la technique de la mobilité électrique est un outil puissant dans la compréhension des effets néfastes sur la santé associés à l'exposition aux nanoparticules liées. Scanning Mobility Particle Sizer Cet article donne un bref aperçu de la technologie de la mobilité électrique comme intégré dans la STI Scanning Mobility Particle Sizer ( SMPS ) spectromètre de suivi par une discussion sur les applications en synthèse de nanoparticules et de recherche sur l'exposition. Scanning Mobility Particle Sizer spectromètre Les particules Scanning Mobility Sizer ( SMPS ) spectromètre se compose d'un préconditionneur échantillon, un chargeur bipolaire, un classificateur taille des nanoparticules et un détecteur de nanoparticules. La figure 1 illustre un schéma de l'ensemble du système. Le conditionneur de pré-(généralement une frappe ou un cyclone) élimine les particules de grande taille micrométrique. Le chargeur bipolaire établit l'équilibre de charge bipolaire sur les particules. Cette condition de charge défini est nécessaire pour la classification de taille en utilisant la mobilité électrique. Les particules sont de taille classés dans un analyseur de mobilité différentielle (DMA). L'aérosol chargé passe par le neutralisant dans la partie principale de la DMA. La figure 2 montre le schéma d'un DMA nano.  Figure 1. Schéma d'une SMPS  Figure 2. Schéma de Nano DMA Nano DMA Le DMA nano est spécifiquement conçu pour le dimensionnement nanoaérosols dans la gamme de taille de 2 nm à 150nm. Les nano-DMA contient une enveloppe extérieure, le cylindre à la terre et une électrode cylindrique interne qui est connecté à une alimentation négative (0 à 10 kVDC). Le champ électrique entre les deux cylindres concentriques sépare les particules en fonction de leur mobilité électrique qui est inversement proportionnelle à la taille des particules. Les particules à charge négative (s) sont repoussés vers et dépose sur la paroi extérieure. Les particules à la sortie de charge neutre avec l'excès d'air. Les particules à charge positive (s) se déplacent rapidement vers l'électrode centrale chargés négativement. Seules les particules dans une fourchette étroite de la mobilité électrique ont la bonne trajectoire pour passer à travers une fente ouverte près de la sortie DMA. La mobilité électrique de ces particules sélectionnées est une fonction du débit, des paramètres géométriques et la tension de l'électrode centrale. Contre particules de condensation (CPC) Le flux de particules monodisperses sortie du DMA est compté par un compteur de particules de condensation (CPC). Dans la CPC, des particules uniques de plus de 2 nm sont cultivés à la taille du micromètre par condensation d'un fluide de travail (alcool ou eau) sur les particules. Le CPC puis compte optiquement ces particules. Distributions de taille des particules sont mesurés en changeant la tension appliquée élevée dans le DMA, ce qui modifie le champ électrique, donc la numérisation de la distribution de taille entière. Applications typiques dans les nanotechnologies Dimensionnement des nanoparticules dans les réacteurs La technique de mobilité électrique est de trouver l'utilisation croissante de l'in-situ en temps quasi réel dimensionnement des nanoparticules synthétisées par une variété d'aérosols à base des processus. La proximité de mesure en temps réel offertes par la technique de la mobilité électrique accélère le processus de recherche et développement de la synthèse de nanoparticules, car il améliore la compréhension des mécanismes de formation de particules et de croissance. Une mesure in-situ élimine le besoin de collecte d'échantillons pour les méthodes hors-ligne minimisant ainsi l'erreur de l'opérateur et fournir plus cohérente des résultats reproductibles. La figure 3 donne un aperçu des étapes importantes dans la synthèse de nanomatériaux dans un réacteur aérosol à base. En temps réel dimensionnement des nanoaérosols dans ces réacteurs permet de suivre la dynamique de formation de particules et de croissance dans les flux de réagir fortement. Un contrôle précis de la taille des particules est la clé; mesure en temps réel des distributions de taille des particules dans le réacteur fournit la rétroaction nécessaire pour contrôler les conditions du réacteur pour obtenir un contrôle de haute qualité.  Figure 3. Processus d'aérosol pour la synthèse de nanomatériaux SMPS de recherche en nanotechnologie SMPS a été de plus en plus employées dans la recherche en nanotechnologie. En 1991, Akhtar et al. utilisé une SMPS système pour étudier la synthèse de vapeur de Titania poudre, précisément, l'effet des variables du processus (temps de séjour du réacteur, la température et la concentration des réactifs) sur la taille de la poudre et des caractéristiques de phase. Le SMPS mesurée distributions granulométriques ont été utilisées pour valider le modèle de coagulation des particules. Somer et al. (1994) utilisé SMPS pour étudier l'agglomération des aérosols de dioxyde de titane dans le champ de haute intensité. Ahn et al. (2001) ont étudié les caractéristiques de la silice particules croissance de flamme de diffusion H2/O2/TEOS. Ils ont trouvé un accord fin du SMPS mesurée par rapport à la taille que le microscope électronique à transmission (MET) de données image en taille traitées. Ullman et al. (2002) a étudié les propriétés des aérosols de nanoparticules de taille de 4,9 à 13 nm, générés par ablation laser. Mesures de huit matériaux y compris la silice, de carbone, Titania, l'oxyde de fer, oxyde de tungstène, l'oxyde de niobium, carbone et or ont été réalisés avec succès. Réacteurs nanoparticules Autres SMPS aidé les études de réacteurs nanoparticules comprennent pulvérisation à la flamme liquides (argent-oxyde de titane nanoparticules dépôt), la flamme d'éthylène (nanoparticules de suie) et des réacteurs à plasma thermique (Si, Ti particules) pour n'en nommer que quelques-uns. Récemment, Zhang et al. (2007) ont étudié les effets de température sur la synthèse de dioxyde de tellure par pyrolyse par pulvérisation. SMPS données de ce réacteur (figure 4) montre clairement la transition de gouttelettes précurseur de gouttelettes de produit lorsque la température augmente.  Figure 4. Distributions de taille des particules mesurée par SMPS à des températures différentes fournaise. Dimensionnement des nanoparticules en suspension dans les colloïdes Une majorité des nanoparticules sont produites par une voie chimie des colloïdes. Lorsqu'il est combiné avec la dispersion électrospray, la technique de la mobilité électrique a été démontré avec précision la taille des nanoparticules en suspension dans les colloïdes. La figure 5 montre la résolution de taille élevé de SMPS . Les distributions de taille d'un mélange de neuf protéines différentes et des electrosprayed sérum albumine bovine (BSA) ont été mesurées avec des nanoparticules une SMPS ( TSI modèle 3936-N25). Lengegoro et al. ont démontré l'utilisation réussie d'électrospray et SMPS pour déterminer la distribution de taille des différents types de colloïdes (oxydes, des métaux et des polymères), tels que la silice, des particules de latex d'or, le palladium, et le polystyrène, avec différentes tailles nominales inférieures à 100 nm. Les valeurs mesurées de tailles de particules dans leur étude ont été trouvés comparables aux résultats obtenus par microscopie électronique et diffusion de lumière dynamique.  Figure 5. Distributions de taille des nanoparticules electrosprayed mesurée avec SMPS. (A) mélange de 9 protéines différentes, (b) BSA nanoparticules. Analyse de l'exposition Naonoparticle Outre la proximité de l'analyse temps réel des processus liés aux nanoparticules discuté ci-dessus, l'analyse de mobilité électrique avec SMPS peut également être utilisé pour surveiller l'exposition aux nanoparticules processus connexes. La résolution de taille élevée permet le calcul de la surface des particules et des distributions de volume des particules. La figure 6 montre un exemple: les mesures ont été prises lors de la vidange une à manches ultrafines de dioxyde de titane dans un seau de collecte de poudre. Outre le SMPS données (nombre médian de diamètre), la figure 6 montre une concentration du nombre total mesuré avec un CPC et le total alvéolaires déposé concentration de surface mesurée avec une nanoparticule de la surface d'écran ( STI NSAM modèle 3550). La figure 6 b illustre SMPS distribution mesurée taille des particules dans l'air ambiant à proximité de l'opération de manutention. Un pic de concentration au cours du processus d'Orient a coïncidé avec le dumping d'un tambour de Titania en poudre dans un réservoir.  . Figure 6 concentrations de dioxyde de titane (a) chefs d'accusation, déposé la surface et le nombre médian de diamètre, (b) des distributions de taille SMPS. |