Misura In Tempo Reale delle Distribuzioni Per Ampiezza Di Nanoparticella facendo uso della Tecnica Elettrica di Mobilità e della Particella Sizer di Mobilità di Scansione da TSI Incorporato

Argomenti Coperti

Sfondo

Tecnica Elettrica di Mobilità

Nanoparticelle in Colloidi

Particella Sizer di Mobilità di Scansione

Spettrometro di Sizer della Particella di Mobilità di Scansione

DMA Nano

Contatore della Particella di Condensazione (CPC)

Applicazioni Tipiche in Nanotecnologia

Incollatura delle Nanoparticelle in Reattori

SMPS nella Ricerca in Nanotecnologia

Reattori di Nanoparticella

Incollatura delle Nanoparticelle Sospese in Colloidi

Analisi di Esposizione di Naonoparticle

Sfondo

I vantaggi delle particelle di submicrometer aerosolizzate incollatura facendo uso di una tecnica elettrica dell'incollatura di mobilità sono stati ben documentati. La tecnica è altamente accurata ed è stata indicata per graduare Materiale Di Riferimento secondo la misura Standard nanometro e 100nm di 60 (SRM) con un'incertezza di soltanto 1%. Il National Institute of Standards and Technology (NIST) sta usando la mobilità elettrica per misurare le sue Particelle del Materiale Di Riferimento Standard (SRM) di 0.1μm per bene durante una decade.

Tecnica Elettrica di Mobilità

Ultimamente, la tecnica elettrica di mobilità sta trovando l'uso aumentato nell'incollatura in situ di tempo reale vicino delle nanoparticelle costruite sintetizzata tramite vari a trattamenti basati a aerosol come la sintesi della fiamma della diffusione, la pirolisi dello spruzzo, il plasma termico Ecc.

Nanoparticelle in Colloidi

Una Volta combinata con metodi electrospray ed altri della dispersione, la tecnica elettrica di mobilità è stata indicata ad esattamente gradua le nanoparticelle secondo la misura sospese in colloidi pure.

Con la commercializzazione di nanotecnologia, i rischi di salute sul lavoro connessi con fabbricazione e la manipolazione delle nanoparticelle è una preoccupazione crescente. I Lavoratori possono essere esposti alle nanoparticelle con i mezzi di inalazione, ai livelli che notevolmente superano le concentrazioni ambientali; e nessuno standard del posto di lavoro esiste per limitare l'esposizione alle nanoparticelle. La dimensione di Nanoparticella governa il loro reticolo del deposito in varie parti del polmone e del loro ultimo destino all'interno di un corpo umano. Quindi, le misure ambientali delle distribuzioni per ampiezza di nanoparticella fornite dalla tecnica elettrica di mobilità è uno strumento potente nella comprensione degli effetti sulla salute avversi connessi con l'esposizione riferita nanoparticella.

Particella Sizer di Mobilità di Scansione

Questo articolo prevede una breve generalità della tecnologia elettrica di mobilità come integrato in spettrometro di Sizer della Particella di Mobilità di Scansione (SMPS) di TSI seguito da una discussione sulle applicazioni nella sintesi di nanoparticella e nella ricerca dell'esposizione.

Spettrometro di Sizer della Particella di Mobilità di Scansione

Lo spettrometro di Sizer della Particella di Mobilità (SMPS) di Scansione consiste di un precondizionatore del campione, di un caricatore bipolare, di un classificatore di dimensione di nanoparticella e di un rivelatore di nanoparticella. Figura 1 descrive un disegno schematico di intero sistema. Il precondizionatore (tipicamente un conimetro a urto o un ciclone) elimina le particelle graduate grande micrometro. Il caricatore bipolare stabilisce l'equilibrio bipolare della tassa sulle particelle. Questo stato definito della tassa è necessario per la classificazione di dimensione facendo uso di mobilità elettrica. Le Particelle sono dimensione classificata in un Analizzatore Differenziale di Mobilità (DMA). L'aerosol fatto pagare passa dal neutralizzatore nella parte principale del DMA. Figura 2 mostra il disegno schematico di un DMA nano.

Figura 1.

Figura 2.

DMA Nano

Il DMA nano specificamente è progettato per i nanoaerosols d'incollatura nell'intervallo di grandezza di 2 nanometro a 150nm. Il nano-DMA contiene un cilindro esterno e a terra e un elettrodo cilindrico interno che è connesso ad un'alimentazione elettrica negativa (0 - kVDC 10). Il campo elettrico fra i due cilindri concentrici separa le particelle secondo la loro mobilità elettrica che è collegata inversamente con la dimensione delle particelle. Le Particelle con le cariche negative sono respinte verso e sono depositate sulla parete esterna. Le Particelle con la tassa neutrale escono con l'aria in eccesso. Le Particelle con le cariche positive avanzano rapido verso l'elettrodo concentrare caricato negativamente. Soltanto le particelle all'interno di una gamma ristretta di mobilità elettrica hanno la traiettoria corretta da passare attraverso una fessura aperta vicino all'uscita di DMA. La mobilità elettrica di queste particelle selezionate è una funzione delle portate, dei parametri geometrici e della tensione dell'elettrodo concentrare.

Contatore della Particella di Condensazione (CPC)

Il flusso della particella del monodisperse che esce il DMA è contato da un Contatore della Particella di Condensazione (CPC). Nella CPC, le singole particelle più grandi di 2 nanometro sono dimensione diventata di micrometro per mezzo di condensazione di un fluido operante (alcool o acqua) sulle particelle. La CPC poi otticamente conta queste particelle. Le distribuzioni di dimensione delle Particelle sono misurate cambiando l'alta tensione applicata nel DMA, che cambia il campo elettrico, così scandente l'intera distribuzione per ampiezza.

Applicazioni Tipiche in Nanotecnologia

Incollatura delle Nanoparticelle in Reattori

La tecnica elettrica di mobilità sta trovando l'uso aumentante nell'incollatura in situ di tempo reale vicino delle nanoparticelle costruite sintetizzata tramite vari a trattamenti basati a aerosol. La misura di tempo reale vicino offerta dalla tecnica elettrica di mobilità accelera il trattamento di ricerca e sviluppo della sintesi di nanoparticella poiché migliora la comprensione dei meccanismi di formazione e della crescita della particella. Una misura in situ elimina l'esigenza della raccolta del campione per i metodi offline che minimizzano così l'errore dell'operatore e che forniscono i risultati ripetibili più coerenti. Figura 3 fa una generalità dei punti importanti nella sintesi dei nanomaterials in un reattore basato aerosol. L'incollatura In Tempo Reale dei nanoaerosols in questi reattori permette di seguire la dinamica di formazione della particella e la crescita altamente nella reazione scorre. Un controllo preciso della dimensione delle particelle è tasto; la misura in tempo reale delle distribuzioni di dimensione delle particelle del reattore fornisce il feedback necessario per gestire gli stati del reattore per raggiungere il controllo di alta qualità.

Figura 3.

SMPS nella Ricerca in Nanotecnologia

SMPS sempre più è stato impiegato nella ricerca in nanotecnologia. Nel 1991, Akhtar et al. ha usato un sistema di SMPS per studiare la sintesi del vapore della polvere della Titania, specificamente, l'effetto delle variabili trattate (tempo di soggiorno del reattore, temperatura e concentrazione nel reattivo) sulle caratteristiche di dimensione e di fase della polvere. Le distribuzioni di dimensione delle particelle misurate SMPS sono state usate per convalidare il modello di coagulazione della particella. Somer et al. (1994) ha usato SMPS per studiare l'agglomerazione dell'aerosol del Biossido di titanio nel campo ad alta intensità. Ahn et al. (2001) ha studiato le caratteristiche della crescita della particella della silice in fiamma della diffusione di H2/O2/TEOS. Hanno trovato l'accordo vicino della dimensione misurata SMPS rispetto ai dati di dimensione elaborati (TEM) immagine del Microscopio Elettronico Della Trasmissione. Ullman et al. (2002) ha studiato i beni degli aerosol di nanoparticella della dimensione 4.9-13 nanometro, generati tramite ablazione del laser. Lle Misure di otto materiali compreso l'ossido della Silice, del Carbonio, della Titania, di Ferro, l'ossido del Tungsteno, l'ossido del Niobio, il Carbonio e l'Oro sono state raggiunte con successo.

Reattori di Nanoparticella

Altri studi assistiti SMPS dei reattori di nanoparticella includono il liquido spruzzano con fiamme (argento-titania deposita le nanoparticelle), fiamma dell'etilene (nanoparticelle della fuliggine) e reattori termici del plasma (particelle del Ti, di Si) per nominare alcuni. Recentemente, Zhang et al. (2007) ha studiato gli effetti di temperatura sulla sintesi del diossido del Tellurio tramite la pirolisi dello spruzzo. Dati di SMPS da questo reattore (figura 4) mostra chiaramente la transizione delle goccioline del precursore alle goccioline del prodotto mentre la temperatura aumenta.

Figura 4.

Incollatura delle Nanoparticelle Sospese in Colloidi

Una maggioranza delle nanoparticelle è prodotta tramite itinerario colloidale di chimica. Una Volta combinata con dispersione electrospray, la tecnica elettrica di mobilità è stata indicata ad esattamente gradua le nanoparticelle secondo la misura sospese in colloidi. Figura 5 dimostra l'alta risoluzione di dimensione di SMPS. Le distribuzioni per ampiezza di una miscela di nove proteine differenti e delle nanoparticelle electrosprayed dell'albumina (BSA) di siero bovino sono state misurate con uno SMPS (TSI 3936-N25 Di Modello). Lengegoro et al. ha dimostrato il riuscito uso di electrospray e di SMPS determinare la distribuzione per ampiezza dei tipi differenti di colloidi (ossidi, metalli e polimeri) quali la silice, l'oro, il palladio e le particelle del lattice del polistirolo, con differenti dimensioni nominali inferiore a 100 nanometro. I valori misurati delle dimensioni delle particelle nel loro studio sono stati trovati comparabili ai risultati ottenuti da microscopia elettronica e dallo scattering leggero dinamico.

Figura 5.

Analisi di Esposizione di Naonoparticle

Oltre a tempo reale vicino l'analisi si è riferita ai trattamenti di nanoparticella discussi sopra, l'analisi elettrica di mobilità con SMPS può anche essere usata per riflettere l'esposizione relativa trattata di nanoparticella.

L'alta risoluzione di dimensione permette il calcolo delle distribuzioni di volume della superficie della particella e della particella. Figura 6 mostra un esempio: le misure sono state catturate durante lo svuotamento del baghouse ultrafine del Biossido di titanio in un secchio della raccolta della polvere. Oltre ai dati di SMPS (diametro mediano di numero), figura 6 che una concentrazione in numero totale di manifestazioni ha misurato con una CPC ed il alveolar di totale ha depositato la concentrazione di area misurata con un Video di Area Di Nanoparticella (Modello 3550 di TSI NSAM). La Figura 6 b descrive la distribuzione di dimensione delle particelle misurata SMPS dell'aria ambientale vicino all'operazione di maneggio del materiale. Un picco nelle concentrazioni durante il mezzo del trattamento ha coinciso con il dumping di un fusto di polvere della Titania in un bacino idrico.

Figura 6.

Sorgente: TSI Incorporato

Per ulteriori informazioni su questa sorgente visualizzi prego TSI Incorporato

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

Last Update: 13. June 2013 14:56

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