組み込まれる TSI からの電気移動性の技術およびスキャンの移動性の粒子 Sizer を使用して Nanoparticle のサイズ分布のリアルタイムの測定

カバーされるトピック

背景

電気移動性の技術

コロイドの Nanoparticles

スキャンの移動性の粒子 Sizer

スキャンの移動性の粒子の Sizer の分光計

Nano DMA

凝縮の粒子のカウンター (CPC)

ナノテクノロジーの典型的なアプリケーション

リアクターの Nanoparticles のサイジング

ナノテクノロジーの研究の SMPS

Nanoparticle リアクター

Nanoparticles のサイジングはコロイドで中断しました

Naonoparticle の露出の分析

背景

ずっと電気移動性のサイジングの技術を使用してサイジングによってエアゾール化される submicrometer の粒子の利点はよくとり上げられます。 技術は極めて正確で、 60 の nm および 100nm 1% だけの不確実性の (SRM)大きさで分類するために標準物質示されていました。 国立標準技術研究所 (NIST) はずっとディケイドをはるかに越えてのための 0.1μm の標準物質の粒子を (SRM)測定するのに電気移動性を使用しています。

電気移動性の技術

最近、電気移動性の技術は拡散の炎の統合、スプレーの熱分解、熱血しょう等のようないろいろエーロゾルベースのプロセスによって総合される設計された nanoparticles の in-situ 準リアルタイムのサイジングの高められた使用を見つけています。

コロイドの Nanoparticles

electrospray および他の分散方法と結合されたとき、電気移動性の技術は正確にに大きさで分類しますコロイドでまた中断される nanoparticles を示されていました。

ナノテクノロジーの商業化によって、製造業によって関連付けられる労働衛生の危険および nanoparticles の処理は成長する心配です。 労働者は包囲された集中を非常に超過するレベルの吸入の平均による nanoparticles -- に、さらされるかもしれません; nanoparticles への露出を限定するためにそして仕事場の標準はありません。 Nanoparticle のサイズは人体内の肺そして最終的な運命のさまざまな部分の沈殿パターンを支配します。 従って、電気移動性の技術によって提供される nanoparticle のサイズ分布の包囲された測定は nanoparticle 関連露出と関連付けられる不利な健康に対する影響の理解の強力なツールです。

スキャンの移動性の粒子 Sizer

この記事は nanoparticle の統合および露出の研究のアプリケーションで議論に先行している TSI のスキャンの移動性の粒子の Sizer の (SMPS)分光計で統合されるように電気移動性の技術の簡潔な概要を提供します。

スキャンの移動性の粒子の Sizer の分光計

スキャンの移動性の粒子の Sizer の (SMPS)分光計はサンプルプレコンディショナー、両極充電器、 nanoparticle のサイズの助数詞および nanoparticle の探知器から成っています。 図 1 は全体のシステムの設計図を描写します。 プレコンディショナー (普通打撃粉砕機かサイクロン) は大きいマイクロメートルによって大きさで分類される粒子を除去します。 両極充電器は粒子の両極料金の平衡を確立します。 この定義された料金の状態は電気移動性を使用してサイズ分類に必要です。 粒子は差動移動性の検光子で分類されるサイズです (DMA)。 満たされたエーロゾルは DMA の主要な部分に中和剤から渡ります。 図 2 は nano DMA の設計図を示します。

図 1。

図 2。

Nano DMA

nano DMA は 2 nm への 150nm のサイズの範囲のサイズ分けの nanoaerosols のためにとりわけ設計されています。 nano DMA は外の、基づかせていたシリンダーをおよび否定的な電源 (0 から 10 kVDC) に接続される内部の円柱電極を含んでいます。 2 本の同心シリンダー間の電界は粒度と逆に関連している電気移動性に従って粒子を分けます。 負電荷が付いている粒子はの方に撃退され、外壁で沈殿します。 中立料金が付いている粒子は過剰空気量と出ます。 正電荷が付いている粒子は負荷電の中心電極の方に急速に移動します。 電気移動性の狭い範囲内の粒子だけ DMA の出口の近くで開いたスリットを通るべき正しい弾道があります。 これらの指定粒子の電気移動性は中心電極の流動度、幾何学的なパラメータおよび電圧の機能です。

凝縮の粒子のカウンター (CPC)

DMA を出る monodisperse の粒子のストリームは凝縮の粒子のカウンターによって数えられます (CPC)。 CPC では、大きい単一の粒子は粒子の加工液の凝縮によってマイクロメートルのサイズにより 2 nm (アルコールか水) なります。 CPC はそれから光学的にこれらの粒子を数えます。 従って粒度分布は電場を変更する全サイズ分布をスキャンする DMA の応用高圧の、変更によって測定されます。

ナノテクノロジーの典型的なアプリケーション

リアクターの Nanoparticles のサイジング

電気移動性の技術はいろいろエーロゾルベースのプロセスによって総合される設計された nanoparticles の in-situ 準リアルタイムのサイジングの増加する使用を見つけています。 電気移動性の技術によって提供される準リアルタイムの測定は粒子の形成および成長のメカニズムの理解を高めるので nanoparticle の統合の研究開発プロセスを加速します。 in-situ 測定はこうしてオペレータ・エラーを最小化し、より一貫した反復可能な結果を提供するオフ・ライン方法のサンプルコレクションのための必要性を除去します。 図 3 はエーロゾルによって基づくリアクターの nanomaterials の統合の重要なステップの概要を与えます。 これらのリアクターの nanoaerosols のリアルタイムのサイジングは粒子の形成の原動力に続くために割り当て、非常に反応の成長は流れます。 粒度の精密な制御はキーです; リアクターの粒度分布のリアルタイムの測定は良質制御を達成するためにリアクター状態を制御するように必要なフィードバックを提供します。

図 3。

ナノテクノロジーの研究の SMPS

SMPS はナノテクノロジーの研究でますます用いられました。 1991 年に、 Akhtar は等チタニアの粉の蒸気統合を、とりわけ調査するのに、 SMPS システムをプロセス変数 (リアクター滞在時間、温度および粉サイズおよび段階の特性に対する反応体の集中) の効果使用しました。 SMPS によって測定された粒度分布が粒子の凝固モデルを認可するのに使用されました。 Somer は等 (1994 年) 高輝度フィールドの二酸化チタンのエーロゾルのアグロメレーションを調査するのに SMPS を使用しました。 Ahn は等 (2001 年) H2/O2/TEOS の拡散の炎の無水ケイ酸の粒子の成長の特性を調査しました。 彼らは伝達電子顕微鏡の画像によって処理されたサイズデータと比べて SMPS によって測定されたサイズ (TEM)の近い一致を見つけました。 Ullman は等 (2002 年) レーザーの切除によって生成されたサイズ 4.9-13 nm の nanoparticle のエーロゾルの特性を調査しました。 無水ケイ酸、カーボン、チタニア、酸化鉄、タングステンの酸化物、ニオブの酸化物、カーボンおよび金を含む 8 つの材料の測定は正常に達成されました。

Nanoparticle リアクター

nanoparticle リアクターの他の SMPS によって助けられる調査は液体をフレーム溶射します (銀チタニアの沈殿物の nanoparticles)、エチレンの炎 (すすの nanoparticles) および熱血しょうリアクター (Si、チタニウムの粒子) 少数を指名するために含んでいます。 最近、チャンは等スプレーの熱分解によって (2007 年) テルル二酸化物の統合に対する温度の効果を調査しました。 温度が増加すると同時にこのリアクターからの SMPS データ (図 4) ははっきり製品のしぶきへの前駆物質のしぶきの転移を示します。

図 4。

Nanoparticles のサイジングはコロイドで中断しました

nanoparticles の大半はコロイド化学ルートで作り出されます。 electrospray 分散と結合されたとき、電気移動性の技術は正確にに大きさで分類しますコロイドで中断される nanoparticles を示されていました。 図 5 は SMPS の高いサイズの解像度を示します。 9 つの蛋白質と electrosprayed 牛のようなアルブミンの nanoparticles の混合物の (BSA)サイズ分布は SMPS (TSI モデル 3936-N25) と測定されました。 Lengegoro は等 electrospray および SMPS の正常な使用を 100 nm の下で異なったタイプの異なったわずかなサイズの無水ケイ酸、金、パラジウムおよびポリスチレンの乳液の粒子のようなコロイド (酸化物、金属およびポリマー) のサイズ分布を、定める示しました。 調査の粒度の測定値は電子顕微鏡検査およびダイナミックな光散乱によって得られた結果と対等見つけられました。

図 5。

Naonoparticle の露出の分析

プロセス関連の nanoparticle の露出を監視するのに準リアルタイムのほかに分析はまた SMPS と、電気移動性の分析上で論議された nanoparticle プロセスに使用することができます関連していました。

高いサイズの解像度は粒子の表面および粒子の体積配分の計算を可能にします。 図 6 は例を示します: 測定は粉のコレクションのバケツに ultrafine 二酸化チタンの baghouse を空けることの間に運ばれました。 SMPS データ (番号中央の直径) のほか、図 6 ショーの総数の集中が CPC と測定し、合計の歯槽は Nanoparticle の表面積のモニタ (TSI NSAM モデル 3550) と測定された表面積の集中を沈殿させました。 図 6 b は物品取扱い操作の近くの周囲の空気の SMPS によって測定される粒度分布を描写します。 プロセスの中間の間の集中のピークは貯蔵所のチタニアの粉のドラムのダンプと一致しました。

図 6。

ソース: 組み込まれる TSI

このソースのより多くの情報のために組み込まれる TSI を訪問して下さい

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

Last Update: 13. June 2013 14:59

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