RealtidsMätningen av Nanoparticlen Storleksanpassar Fördelningor genom att använda den Elektriska RörlighetsTekniken och ScanningRörlighetsPartikeln Sizer från Inkorporerad TSI

Täckte Ämnen

Bakgrund

Elektrisk RörlighetsTeknik

Nanoparticles i Colloids

ScanningRörlighetsPartikel Sizer

Sizer för ScanningRörlighetsPartikel Spectrometer

Nano DMA

KondensationsPartikeln Kontrar (CPC)

Typiska Applikationer i Nanotechnology

Storleksanpassa av Nanoparticles i Reaktorer

SMPS i NanotechnologyForskning

NanoparticleReaktorer

att Storleksanpassa av Nanoparticles Inställde i Colloids

Naonoparticle ExponeringsAnalys

Bakgrund

Gynnar av att storleksanpassa aerosolized submicrometerpartiklar som använder en elektrisk rörlighet som storleksanpassar teknik, har varit den dokumenterade brunnen -. Tekniken är högt exakt och har visats för att storleksanpassa 60 nm, och Standarda 100nm Hänvisar till Materiellt (SRM) med en osäkerhet av endast 1%. Nationalet Institute of Standards and Technology (NIST) har använt elektrisk rörlighet för att mäta dess Standarda 0.1μm Hänvisar till Materiella (SRM) Partiklar för brunn över ett årtionde.

Elektrisk RörlighetsTeknik

Sent finner den elektriska rörlighetstekniken ökande bruk i i-situ att storleksanpassa för near real-time av iscensatte nanoparticles synthesized av en variation av ærosol-baserat bearbetar lik diffusion flammar syntes, sprejpyrolysen, termiskt plasma Etc.

Nanoparticles i Colloids

När den kombineras med electrospray och andra spridningmetoder, har den elektriska rörlighetstekniken visats exakt för att storleksanpassa nanoparticles inställda i colloids som väl.

Med commercializationen av nanotechnology riskerar yrkes- vård- tillhörande med fabriks-, och bruk av nanoparticles är ett växande bekymmer. Arbetare kan vara utsatta till nanoparticles till och med hjälpmedel av inandning, på jämnar som överskrider väldeliga omgivande koncentrationer; och inga arbetsplatsnormal finns för att begränsa exponering till nanoparticles. Nanoparticlen storleksanpassar reglerar deras avlagring mönstrar i olika delar av lungen och deras ultimat öde inom en människokropp. Således storleksanpassar omgivande mätningar av nanoparticlen fördelningor förutsatt att av den elektriska rörlighetstekniken är ett kraftigt bearbetar i överenskommelse som motsatt vård- verkställer tillhörande med nanoparticlen släkt exponering.

ScanningRörlighetsPartikel Sizer

Denna artikel ger en kort överblick av den elektriska rörlighetsteknologin som integrerad i den Sizer för Partikeln för TSI-ScanningRörlighet som (SMPS) spectrometeren följs av en diskussion på applikationer i nanoparticlesyntes och exponeringsforskning.

Sizer för ScanningRörlighetsPartikel Spectrometer

Den Sizer för ScanningRörlighetsPartikeln (SMPS) spectrometeren består av en ta provpreconditioner, en bipolär uppladdare, storleksanpassar en nanoparticle classifier och en nanoparticleavkännare. Figurera 1 visar ett schematiskt av det hela systemet. Pre-hårbalsamen (typisk en impactor eller en cyclone) avlägsnar den stora mikrometern storleksanpassade partiklar. Den bipolära uppladdaren upprättar bipolär laddningsequilibrium på partiklarna. Denna definierade laddning villkorar är nödvändig för storleksanpassaklassifikationen genom att använda elektrisk rörlighet. Partiklar är storleksanpassar hemligt i en Differentiell RörlighetsAnalysator (DMA). Den laddade ærosolen passerar från neutralizeren in i det huvudsakligt portionr av DMAEN. Figurera 2 shows det schematiskt av en nano DMA.

Figurera 1.

Figurera 2.

Nano DMA

Den nano DMAEN planläggs specifikt för att storleksanpassa nanoaerosols i storleksanpassa spänner av 2 nm till 150nm. Nano-DMAEN innehåller en yttre jordning cylinder, och en inre cylindrisk elektrod, som förbinds till en negation, driver tillförsel (0 till kVDC 10). Elkraften sätter in mellan de två koncentriska cylindrarna avskiljer partiklarna enligt deras elektriska rörlighet som förbinds omvänt till partikeln storleksanpassar. Partiklar med negationladdningar drivs tillbaka in mot och sättas in på den yttre väggen. Partiklar med frilägeladdningen går ut med överskottsen luftar. Partiklar med realitetladdningsflyttning in mot negativ-laddad centrerar snabbt elektroden. Endast partiklar inom ett smalt spänner av elektrisk rörlighet har den korrekta trajectoryen som passerar till och med en öppen slit nära DMAEN, går ut. Den elektriska rörligheten av dessa utvalda partiklar är en fungera av flöde klassar, geometriska parametrar och spänningen av centreraelektroden.

KondensationsPartikeln Kontrar (CPC)

Monodispersepartikeln strömmer gå ut DMAEN räknas av en KondensationsPartikel Kontrar (CPC). I CPCEN storleksanpassar större singelpartiklar än 2 som nm är fullvuxen till mikrometern, med hjälp av kondensation av en funktionsduglig vätska (alkohol eller bevattnar), på partiklarna. CPCEN därefter räknar optiskt dessa partiklar. Partikeln storleksanpassar fördelningor mätas, genom att ändra den applicerade kickspänningen i DMAEN, som ändrar det elektriskt sätter in, således avläsa helheten storleksanpassa fördelning.

Typiska Applikationer i Nanotechnology

Storleksanpassa av Nanoparticles i Reaktorer

Den elektriska rörlighetstekniken finner ökande bruk i i-situ att storleksanpassa för near real-time av iscensatte nanoparticles synthesized av en variation av ærosol-baserat bearbetar. Mätningen för near real-time som erbjuds av elektrisk rörlighetsteknik, accelererar forskningen och utvecklingsprocessen av nanoparticlesyntes, sedan den förhöjer överenskommelsen av mekanismen av partikelbildande och tillväxt. I-situ mätning avlägsnar behovet för tar prov samlingen för offline-metoder som minimerar thus operatörsfel och ger jämnare repeatable resultat. Figurera 3 ger en överblick av viktigt kliver i syntes av nanomaterials i en ærosol baserad reaktor. Realtidsstorleksanpassa av nanoaerosols i dessa reaktortillstånd att följa dynamik av partikelbildande och tillväxt, i högt att reagera flöden. En precisera kontrollerar av partikel storleksanpassar är nyckel-; realtidsmätningen av partikeln storleksanpassar fördelningor i reaktorn ger den nödvändiga återkopplingen för att kontrollera reaktorn villkorar för att uppnå högkvalitativt kontrollerar.

Figurera 3.

SMPS i NanotechnologyForskning

SMPS har mer och mer använts i nanotechnologyforskning. I 1991 använde Akhtar o.a. ett SMPS-system till studiedunstsyntes av Titania pudrar, specifikt, verkställa av processaa variabler (reaktoruppehålltid, temperatur och person som reagerarkoncentration) pudrar på storleksanpassar och arrangerar gradvis kännetecken. Den SMPS mätte partikeln storleksanpassar fördelningor var van vid validerar partikelkoagulering modellerar. Somer (1994) använda SMPS till studiegytter av Titanium dioxidærosol i kickstyrka sätter in o.a. Kännetecken för tillväxt för Ahn o.a. (flammar 2001) utstuderade silicapartikel i H2-/O2/TEOSdiffusion. De grundar nära överenskommelse av mätt SMPS storleksanpassar, som jämfört till ÖverföringsElektronMikroskopet (TEM) avbilda bearbetat storleksanpassar data. Ullman o.a. (storleksanpassar 2002) utstuderade rekvisita av nanoparticleærosoler av 4.9-13 nm som frambrings av laser-ablation. Mätningar av åtta material den inklusive Silicaen, Kol, Titania, Stryker oxiden, Tungstenoxiden, Niobiumoxiden, Kol, och Guld- uppnåddes lyckat.

NanoparticleReaktorer

Andra SMPS hjälpta studier av nanoparticlereaktorer inkluderar flytande flammar sprej (försilvra-titania insättningnanoparticles), ethylene flammar (sotnanoparticles) och termiska plasmareaktorer (Si-, Tipartiklar) för att namnge några. För en tid sedan Zhang o.a. (verkställer 2007) utstuderade temperatur på Telluriumdioxidsyntes vid sprejpyrolys. SMPS-data från denna reaktor (figurera 4), visar klart övergång av precursorliten droppe till produktliten droppe som temperaturförhöjningarna.

Figurera 4.

att Storleksanpassa av Nanoparticles Inställde i Colloids

En majoritet av nanoparticles produceras via en colloidal kemirutt. När den kombineras med electrospray spridning, har den elektriska rörlighetstekniken visats exakt för att storleksanpassa nanoparticles inställda i colloids. Figurera 5 visar kicken storleksanpassar upplösning av SMPS. Storleksanpassafördelningorna av en blandning av nio olika proteiner och av electrosprayed nötkreaturs- serumäggviteämnen (BSA)nanoparticles mättes med en SMPS (TSI Modellerar 3936-N25). Lengegoro har visat o.a. lyckat bruk av electrospray, och SMPS som ska bestämmas, storleksanpassar fördelning av olika typer av colloids (oxider, belägger med metall, och polymrer), liksom silicaen som är guld-, palladium, och polystyrenlatexpartiklar, med olik nominal storleksanpassar nedanföra 100 nm. Mätt värderar av partikel storleksanpassar i deras studie var funnit jämförbart till resultat erhållande av elektronmicroscopy och den dynamiska ljusa spridningen.

Figurera 5.

Naonoparticle ExponeringsAnalys

Förutom analysen för near real-time släkt till nanoparticlen bearbetar diskuterat över, elektrisk rörlighetsanalys med SMPS kan också vara van vid övervakar processaa släkt nanoparticleexponering.

Kicken storleksanpassar upplösning låter beräkningen av partikeln ytbehandlar och partikelvolymfördelningor. Figurera 6 shows ett exempel: mätningarna togs under att tömma en ultrafine Titanium dioxidbaghouse in i en pudrasamling ösregnar. Förutom SMPS-datan (numrera den median- diametern), numrerar figurera 6 en showsslutsumma koncentration som mätas med en CPC, och den satte in sammanlagda alveolaren ytbehandlar områdeskoncentration som mätas med en Nanoparticle, Ytbehandlar Område Övervakar (TSI NSAM Modellerar 3550). Figurera 6 som b visar den SMPS mätte partikeln storleksanpassar fördelning i det omgivande luftar nästan den materiella bruksfunktionen. Ett maximalt i koncentrationer under en mitt av processaa som sammanträffas med att dumpa av en trumma av Titania, pudrar i en behållare.

Figurera 6.

Källa: Inkorporerad TSI

För mer information på denna källa behaga det Inkorporerade besök TSI

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

Last Update: 13. June 2013 15:23

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit