Analisi di Dimensione delle Particelle Facendo Uso dello Scattering Statico del Laser

Da AZoNano

Indice

Introduzione
Tecnica per la Misurazione della Dimensione delle Particelle
L'Esigenza di Dispersione
Dispersione Bagnata
Dispersione A Secco
Circa Fritsch

Introduzione

Una delle tecniche più comuni per la determinazione di dimensione delle particelle sta setacciando. Il Setacciamento è un metodo semplice. È basso costo e parecchi campioni dall'esemplare originale possono essere preparati per parecchi usi. Tuttavia, setacciare è che richiede tempo ed i risultati possono essere ottenuti soltanto per un numero molto limitato di dimensioni delle particelle. I Risultati dal setacciamento tipicamente variano dovuto parecchi fattori quale il metodo di muovere il setaccio, il periodo di operazione, il numero delle particelle sul setaccio e di alcune proprietà fisiche quale la forma o la viscosità del campione. Ancora, la dimensione reale delle lacune della maglia dei setacci può avere grandi variazioni dalla dimensione nominale. dovuto queste limitazioni, questa tecnica ampiamente sta sostituenda con i metodi leggeri di scattering, particolarmente per le particelle d'incollatura più piccole di alcuni millimetri.

Figura 1. Strumentazione Statica di Scattering del Laser.

Tecnica per la Misurazione della Dimensione delle Particelle

Lo scattering Statico della luce laser può essere usato per misurare la dimensione delle particelle che varia da circa 10-20 nanometro fino ad alcuni millimetri. Quando le particelle sono illuminate da un raggio laser, lo scattering leggero è osservato e la loro dimensione può essere risoluta dalla distribuzione angolare dell'intensità. Le teorie fisiche che supportano questo calcolo sono la teoria di Fraunhofer per le particelle piuttosto grandi e la teoria del Mie che applica entrambi alle grandi e piccole particelle.

Le Particelle sono “piccolo„ definito quando il loro diametro non è più grande della lunghezza d'onda della luce laser illuminante. Tipicamente, luce laser di uso di Sizers della Particella del Laser con una lunghezza d'onda fra 500 e 700 nanometro. Di Conseguenza, la transizione fra il Fraunhofer ed il limite del Mie ha luogo nel μm di regione 0.5-1. Per totalità, deve essere detto che i limiti di Fraunhofer e del Mie possono non solo dipendere dalla dimensione delle particelle, ma anche sul materiale del campione e sull'applicazione specifica.

L'Esigenza di Dispersione

È possibile che le particelle siano trovate sotto forma di agglomerati. Gli Agglomerati devono essere dispersi ed i cluster devono essere separati. Generalmente, due classi differenti di dispersione sono disponibili: dispersione bagnata e dispersione a secco.

Dispersione Bagnata

Durante la dispersione bagnata, la polvere o la sospensione del campione si aggiunge ad un circuito chiuso riempito di liquido appropriato. Questa miscela è pompata continuamente attraverso una cella di misura in cui il raggio laser può illuminare l'insieme della particella. Durante il pompaggio nel circuito di misura, l'ultrasuono si applica al sistema permettendo alla distruzione degli agglomerati. Le Singole, particelle separate sono prodotte. La quantità di materiale aggiunta al circuito di misura deve essere gestita con attenzione poiché i trattamenti multipli di scattering possono alterare il risultato della misura.

Lo scattering Multiplo si riferisce al fatto che l'indicatore luminoso inizialmente sparso da una particella poi è sparso su una seconda particella prima di lasciare la cella di misura. Per assicurare che la quantità corretta di materiale sia usata, l'oscuramento del raggio è osservato mentre alimenta il materiale del campione al sistema. L'oscuramento del raggio fornisce la percentuale di indicatore luminoso che è sparso a partire dal suo percorso originale. Un valore di 10-15% è risultato essere un buon valore per l'oscuramento del raggio assicurando una misura affidabile. Figura 2 mostra il volume di necessario materiale del campione per ottenere 10% o 20% dell'oscuramento del raggio in un FRITSCH ANALYSETTE 22 MicroTec più la Particella Sizer del Laser in funzione della dimensione delle particelle.

Figura 2. Ha Calcolato il volume totale di necessario materiale del campione per ottenere un oscuramento del raggio di 10 e di 20%. Il calcolo è stato eseguito facendo uso della teoria del Mie con i parametri ottici di Allumina. Per μm di dimensione delle particelle un più piccolo circa 1 la quantità richiesta di materiale del campione sarebbe influenzata significativamente dall'Indice di rifrazione del materiale.

Le Grandi particelle richiedono una quantità di materiale molto più grande che le piccole particelle. Per i più piccolo di 0,5 μm della particella nella dimensione, la quantità di materiale richiesta aumenta ancora. Il valore esatto dipende non solo dalla dimensione delle particelle, ma anche dall'Indice di rifrazione del materiale, che non è indicato nella Figura 2. Uno dei limiti di dispersione bagnata è che è difficile da misurare determinati materiali in liquido. Possono dissolversi in acqua o in altri solventi organici, o affronti le reazioni chimiche. In tali casi la misura a secco è un'alternativa apprezzata.

Dispersione A Secco

Nella dispersione a secco il materiale è accelerato in un flusso di aria attraverso un cosiddetto ugello Venturi e si espande rapidamente dietro l'ugello. Il flusso altamente turbolento gira rapidamente gli agglomerati in modo che si scontrino con altri agglomerati e particelle. Ciò causa gli agglomerati al de-cumulo: le singole particelle possono poi essere misurate.

Tuttavia, confrontato all'introduzione dell'ultrasuono in acqua, questo trattamento è meno efficace, limitando la misura a secco della dispersione alla dimensione delle particelle dell'ordine di alcuni micrometri. Inoltre, questo metodo dipende forte dalle proprietà fisiche del materiale. I materiali Bagnati, contenenti grassi come pure appiccicosi sono naturalmente molto più difficili da disperdere in flusso di aria una volta confrontati per asciugarsi e materiali scorrenti facili. Per migliorare il risparmio di temi del trattamento a secco della dispersione, alcuni strumenti incorporano le placche di diaframma, su cui il flusso materiale è accelerato. Nel colpire queste placche di diaframma, gli agglomerati si distruggono efficacemente, ma purtroppo particolarmente per materiale molle, la macinazione delle particelle primarie egualmente si presenta. In questo caso, la distribuzione di dimensione delle particelle risultante dipende dalla pressione dell'aria usata per accelerare il flusso materiale. Nelle applicazioni che non richiedono gli agglomerati di distruggersi, un imbuto dello spinnaker di caduta può essere utilizzato per alimentare il materiale del campione alla zona di misurazione. Alimentare continuo del materiale è stabilito via un alimentatore di vibrazione e le particelle cadono semplicemente nello strumento di misura. Possono poi essere raccolte o estratte con un aspirapolvere.

Figura 3 mostra due misure di polvere di ferro facendo uso di un imbuto dello spinnaker di caduta in un ANALYSETTE 22 MicroTec più la Particella Sizer del Laser.

Figura 3. Due misure a secco di polvere di ferro facendo uso dell'imbuto dello spinnaker di caduta in un FRITSCH ANALYSETTE 22 MicroTec più. Il campione più fine è la frazione di setaccio fra 125μm e 355μm mentre il campione più grezzo è la frazione di setaccio fra 500 μm e 1,4 millimetri.

Circa Fritsch

Fritsch è uno dei produttori internazionalmente principali agli degli strumenti orientati a applicazione del laboratorio per il preparato del campione e l'incollatura della particella.

L'intervallo degli strumenti forniti da Fritsch include:

  • I Mulini per schiacciare, micro-fresatura, la mescolanza, l'omogeneizzazione di duro friabile, fibroso, l'elastico ed o i materiali molli si asciugano o in sospensione.
  • Strumenti per determinazione di dimensione delle particelle diffrazione del laser, lo scattering leggero dinamico e setacciando.
  • Strumenti del Laboratorio per la divisione rappresentativa dei campioni asciutti e bagnati, alimentare del campione di controllo e della pulizia ultrasonica.

Questi informazioni sono state originarie, esaminate ed adattate dai materiali forniti da Fritsch.

Per ulteriori informazioni su questa sorgente, visualizzi prego Fritsch.

Date Added: Mar 1, 2012 | Updated: Jul 15, 2013

Last Update: 15. July 2013 16:07

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