Medida do Tempo Real de Distribuições de Tamanho do Nanoparticle usando a Técnica Elétrica da Mobilidade e a Partícula Sizer da Mobilidade da Exploração de TSI Incorporado

Assuntos Cobertos

Fundo

Técnica Elétrica da Mobilidade

Nanoparticles nos Colóides

Partícula Sizer da Mobilidade da Exploração

Espectrómetro de Sizer da Partícula da Mobilidade da Exploração

ACESSO DIRECTO DA MEMÓRIA Nano

Contador da Partícula da Condensação (CPC)

Aplicações Típicas na Nanotecnologia

Cola de Nanoparticles nos Reactores

SMPS na Pesquisa da Nanotecnologia

Reactores do Nanoparticle

A Cola de Nanoparticles Suspendeu nos Colóides

Análise da Exposição de Naonoparticle

Fundo

Os benefícios das partículas aerosolized cola do submicrometer que usam uma técnica elétrica da cola da mobilidade foram bem documentados. A técnica é altamente exacta e foi mostrada para fazer sob medida Material de Referência nanômetro e 100nm Padrão de 60 (SRM) com uma incerteza de somente 1%. O National Institute of Standards and Technology (NIST) tem usado a mobilidade elétrica para medir suas Partículas Materiais Padrão de Referência (SRM) de 0.1μm para bem sobre uma década.

Técnica Elétrica da Mobilidade

Ultimamente, a técnica elétrica da mobilidade está encontrando o uso aumentado na cola in situ do tempo real próximo dos nanoparticles projetados sintetizados por uma variedade de processos aerossol-baseados como a síntese da chama da difusão, a pirólise do pulverizador, o plasma térmico Etc.

Nanoparticles nos Colóides

Quando combinada com métodos electrospray e outros da dispersão, a técnica elétrica da mobilidade foi mostrada a exactamente faz sob medida os nanoparticles suspendidos nos colóides também.

Com a comercialização da nanotecnologia, os riscos para a saúde ocupacionais associados com a fabricação e a manipulação dos nanoparticles são um interesse crescente. Os Trabalhadores podem ser expor aos nanoparticles com os meios da inalação, a níveis que excedem extremamente concentrações ambientais; e nenhum padrão do local de trabalho existe para limitar a exposição aos nanoparticles. O tamanho do Nanoparticle governa seu teste padrão do depósito em várias partes do pulmão e de seu destino final dentro de um corpo humano. Assim, as medidas ambientais das distribuições de tamanho do nanoparticle fornecidas pela técnica elétrica da mobilidade são uma ferramenta poderosa em compreender os efeitos adversos para a saúde associados com a exposição relativa nanoparticle.

Partícula Sizer da Mobilidade da Exploração

Este artigo fornece uma breve vista geral da tecnologia elétrica da mobilidade como integrada no espectrómetro de Sizer da Partícula da Mobilidade da Exploração (SMPS) de TSI seguido por uma discussão em aplicações na síntese do nanoparticle e na pesquisa da exposição.

Espectrómetro de Sizer da Partícula da Mobilidade da Exploração

O espectrómetro de Sizer da Partícula da Mobilidade (SMPS) da Exploração consiste em um preconditioner da amostra, em um carregador bipolar, em um classificador do tamanho do nanoparticle e em um detector do nanoparticle. Figura 1 descreve um diagrama esquemático do sistema inteiro. O pre-condicionador (tipicamente um elemento de impacte ou um ciclone) elimina partículas feitas sob medida grande micrômetro. O carregador bipolar estabelece o equilíbrio bipolar da carga nas partículas. Esta condição definida da carga é necessária para a classificação de tamanho usando a mobilidade elétrica. As Partículas são tamanho classificado em um Analisador Diferencial da Mobilidade (DMA). O aerossol cobrado passa do neutralizador na parcela principal do ACESSO DIRECTO DA MEMÓRIA. Figura 2 mostra o diagrama esquemático de um ACESSO DIRECTO DA MEMÓRIA nano.

Figura 1.

Figura 2.

ACESSO DIRECTO DA MEMÓRIA Nano

O ACESSO DIRECTO DA MEMÓRIA nano é projectado especificamente para nanoaerosols de execução sob medida na escala do tamanho de 2 nanômetro a 150nm. O nano-ACESSO DIRECTO DA MEMÓRIA contem um cilindro exterior, aterrado e um eléctrodo cilíndrico interno que seja conectado a uma fonte de alimentação negativa (0 a kVDC 10). O campo elétrico entre os dois cilindros concêntricos separa as partículas de acordo com sua mobilidade elétrica que é relacionada inversa ao tamanho de partícula. As Partículas com cargas negativas são repelidas para e depositadas na parede exterior. As Partículas com carga neutra retiram com o ar adicional. As Partículas com cargas positivas movem-se ràpida para o eléctrodo center negativo-cobrado. Somente as partículas dentro de uma escala estreita da mobilidade elétrica têm a trajectória correcta a passar através de uma régua aberta perto da saída do ACESSO DIRECTO DA MEMÓRIA. A mobilidade elétrica destas partículas selecionadas é uma função dos caudais, de parâmetros geométricos e da tensão do eléctrodo center.

Contador da Partícula da Condensação (CPC)

O córrego da partícula do monodisperse que retira o ACESSO DIRECTO DA MEMÓRIA é contado por um Contador da Partícula da Condensação (CPC). No CPC, as únicas partículas maiores de 2 nanômetro são tamanho vindo do micrômetro por meio da condensação de um líquido de funcionamento (álcool ou água) nas partículas. O CPC então conta óptica estas partículas. As distribuições de tamanho da Partícula são medidas mudando a alta tensão aplicada no ACESSO DIRECTO DA MEMÓRIA, que muda o campo elétrico, assim fazendo a varredura da distribuição de tamanho inteira.

Aplicações Típicas na Nanotecnologia

Cola de Nanoparticles nos Reactores

A técnica elétrica da mobilidade está encontrando o uso crescente na cola in situ do tempo real próximo dos nanoparticles projetados sintetizados por uma variedade de processos aerossol-baseados. A medida do tempo real próximo oferecida pela técnica elétrica da mobilidade acelera o processo da investigação e desenvolvimento de síntese do nanoparticle desde que aumenta a compreensão dos mecanismos da formação e do crescimento da partícula. Uma medida in situ elimina a necessidade para a coleção da amostra para os métodos autónomos que minimizam assim o erro de operador e que fornecem uns resultados repetíveis mais consistentes. Figura 3 dá uma vista geral de etapas importantes na síntese dos nanomaterials em um reactor baseado aerossol. A cola do Tempo real dos nanoaerosols nestes reactores permite para seguir a dinâmica da formação da partícula e o crescimento na reacção altamente flui. Um controle preciso do tamanho de partícula é chave; a medida do tempo real de distribuições de tamanho da partícula no reactor fornece o feedback necessário para controlar condições do reactor para conseguir o controle de alta qualidade.

Figura 3.

SMPS na Pesquisa da Nanotecnologia

SMPS foi empregado cada vez mais na pesquisa da nanotecnologia. Em 1991, Akhtar usou e outros um sistema de SMPS para estudar a síntese do vapor do pó do Titania, especificamente, o efeito de variáveis de processo (tempo de residência do reactor, temperatura, e concentração do reagente) em características do tamanho e da fase do pó. As distribuições de tamanho medidas SMPS da partícula foram usadas para validar o modelo da coagulação da partícula. Somer e outros (1994) usou SMPS para estudar a aglomeração do aerossol do dióxido Titanium no campo da alta intensidade. Ahn e outros (2001) estudou características do crescimento da partícula do silicone na chama da difusão de H2/O2/TEOS. Encontraram o acordo próximo do tamanho medido SMPS em relação aos dados processados imagem (TEM) do tamanho do Microscópio de Elétron da Transmissão. Ullman e outros (2002) estudou propriedades dos aerossóis do nanoparticle do tamanho 4.9-13 nanômetro, gerados pela ablação do laser. As Medidas de oito materiais que incluem o óxido do Silicone, do Carbono, do Titania, de Ferro, o óxido do Tungstênio, o óxido do Nióbio, o Carbono e o Ouro foram conseguidas com sucesso.

Reactores do Nanoparticle

Outros estudos ajudados SMPS de reactores do nanoparticle incluem o líquido pulverizam as chamas (nanoparticles do depósito do prata-titania), chama do etileno (nanoparticles da fuligem) e reactores térmicos do plasma (partículas do Si, do Si) para nomear alguns. Recentemente, Zhang e outros (2007) estudou efeitos de temperatura na síntese do dióxido do Telúrio pela pirólise do pulverizador. Os dados de SMPS deste reactor (figura 4) mostram claramente a transição de gotas do precursor às gotas do produto enquanto a temperatura aumenta.

Figura 4.

A Cola de Nanoparticles Suspendeu nos Colóides

Uma maioria dos nanoparticles é produzida através de uma rota coloidal da química. Quando combinada com a dispersão electrospray, a técnica elétrica da mobilidade foi mostrada a exactamente faz sob medida os nanoparticles suspendidos nos colóides. Figura 5 demonstra a definição alta do tamanho de SMPS. As distribuições de tamanho de uma mistura de nove proteínas diferentes e de nanoparticles electrosprayed da albumina de soro (BSA) bovino foram medidas com um SMPS (TSI 3936-N25 Modelo). Lengegoro e outros demonstrou o uso bem sucedido de electrospray e de SMPS determinar a distribuição de tamanho de tipos diferentes de colóides (óxidos, metais, e polímeros) como o silicone, o ouro, o paládio, e as partículas do látex do poliestireno, com tamanhos nominais diferentes abaixo de 100 nanômetro. Os valores medidos das dimensão das partículas em seu estudo foram encontrados comparáveis aos resultados obtidos a microscopia de elétron e pela dispersão de luz dinâmica.

Figura 5.

Análise da Exposição de Naonoparticle

Além do tempo real próximo a análise relacionou-se aos processos do nanoparticle discutidos acima, análise elétrica da mobilidade com o SMPS pode igualmente ser usada para monitorar a exposição relativa processo do nanoparticle.

A definição alta do tamanho permite o cálculo de distribuições de volume da superfície da partícula e da partícula. Figura 6 mostra um exemplo: as medidas foram tomadas durante o esvaziamento de um baghouse ultrafine do dióxido Titanium em uma cubeta da coleção do pó. Além dos dados de SMPS (diâmetro mediano do número), figura 6 que uma concentração de número total das mostras mediu com um CPC e o alveolar do total depositou a concentração da área de superfície medida com um Monitor da Área De Superfície do Nanoparticle (Modelo 3550 de TSI NSAM). A Figura 6 b descreve a distribuição de tamanho medida SMPS da partícula no ar ambiental perto da operação de transporte de materiais. Um pico nas concentrações durante o meio do processo coincidiu com o despejo de um cilindro do pó do Titania em um reservatório.

Figura 6.

Source: TSI Incorporado

Para obter mais informações sobre desta fonte visite por favor TSI Incorporado

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

Last Update: 13. June 2013 15:13

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