

De voordelen om aerosolized submicrometerdeeltjes te rangschikken die zijn een elektromobiliteit gebruiken die techniek rangschikt goed gedocumenteerd geweest. De techniek is hoogst nauwkeurig en getoond om 60 NM en 100nm het StandaardMateriaal van de Verwijzing met (SRM) een onzekerheid van slechts 1% te rangschikken. Het Nationale Instituut van Normen en de Technologie (NIST) hebben elektromobiliteit gebruikt om zijn 0.1μm StandaardDeeltjes van het Materiaal van de Verwijzing (SRM) goed te meten voor over een decennium.
De Elektro Techniek van de Mobiliteit
Onlangs, vindt de elektromobiliteitstechniek verhoogd gebruik in dichtbijgelegen rangschikken in real time het in situ van gebouwd nanoparticles samengesteld door een verscheidenheid van op aërosol-gebaseerde processen zoals de synthese van de verspreidingsvlam, nevelpyrolyse, thermisch plasma enz.
Nanoparticles in Colloïden
Wanneer gecombineerd met electrospray en andere verspreidingsmethodes, is de elektromobiliteitstechniek getoond om nauwkeurig te rangschikken nanoparticles eveneens opgeschort in colloïden.
Met de introductie op de markt van nanotechnologie, is de beroepsgezondheidsrisico's verbonden aan productie en behandeling van nanoparticles een groeiende zorg. De Arbeiders kunnen aan nanoparticles door middelen van inhalatie, op niveaus worden blootgesteld die zeer omringende concentraties overschrijden; en geen werkplaatsnormen bestaan om blootstelling aan nanoparticles te beperken. De grootte van Nanoparticle regeert hun depositopatroon in diverse delen van de long en hun uiteindelijk lot binnen een menselijk lichaam. Aldus, is worden verstrekt de omringende metingen van de distributies van de nanoparticlegrootte die door de elektromobiliteitstechniek een krachtig hulpmiddel in het begrip van ongunstige gevolgen voor de gezondheid verbonden aan nanoparticle verwante blootstelling.
Het Deeltje Sizer van de Mobiliteit van het Aftasten
Dit artikel verstrekt een kort overzicht van de elektromobiliteitstechnologie zoals die in de spectrometer wordt geïntegreerd van Sizer van het Deeltje van de Mobiliteit van het Aftasten (SMPS) TSI door een bespreking over toepassingen in nanoparticlesynthese en blootstellingsonderzoek wordt gevolgd.
De Spectrometer van Sizer van het Deeltje van de Mobiliteit van het Aftasten
De spectrometer van Sizer van het Deeltje van de Mobiliteit (SMPS) van het Aftasten bestaat uit steekproefpreconditioner, een bipolaire lader, een classificator van de nanoparticlegrootte en een nanoparticledetector. Figuur 1 schildert een schema van het volledige systeem af. Pre-conditioner (typisch een pers of een cycloon) elimineert grote micrometer gerangschikte deeltjes. De bipolaire lader vestigt bipolair lastenevenwicht op de deeltjes. Deze bepaalde lastenvoorwaarde is noodzakelijk voor de grootteclassificatie die elektromobiliteit gebruikt. De Deeltjes zijn grootte in een Differentiële Analysator die van de Mobiliteit wordt geclassificeerd (DMA). Het geladen aërosol gaat van het neutraliserende middel over in het belangrijkste gedeelte van DMA. Figuur 2 toont het schema van nano DMA.
Figuur 1.
Figuur 2.
Nano DMA
Nano DMA wordt specifiek ontworpen voor het rangschikken nanoaerosols in de groottewaaier van 2 NM aan 150nm. Nano-DMA bevat een buiten, aan de grond gezete cilinder en een binnen cilindrische elektrode die met een negatieve machtslevering (kVDC 0 tot 10) wordt verbonden. Het elektrische veld tussen de twee concentrische cilinders scheidt de deeltjes volgens hun elektromobiliteit die omgekeerd verwant met de deeltjesgrootte is. De Deeltjes met negatieve last worden afgeweerd naar en op de buitenmuur gedeponeerd. De Deeltjes met neutrale last gaan met de bovenmatige lucht weg. De Deeltjes met positieve last zijn snel naar de negatief-negatively-charged centrumelektrode op weg. Slechts hebben de deeltjes binnen een smalle waaier van elektromobiliteit de correcte baan om door een open spleet dichtbij de uitgang van DMA over te gaan. De elektromobiliteit van deze geselecteerde deeltjes is een functie van stroomtarieven, geometrische parameters en het voltage van de centrumelektrode.
De Teller van het Deeltje van de Condensatie (CPC)
De stroom die van het monodispersedeeltje DMA weggaat wordt geteld door een Teller van het Deeltje van de Condensatie (CPC). In CPC, worden de enige deeltjes groter dan 2 NM gekweekt aan micrometergrootte door middel van condensatie van een werkende vloeistof (alcohol of water) op de deeltjes. CPC toen telt optisch deze deeltjes. De de groottedistributies worden van het Deeltje gemeten door de toegepaste hoogspanning in DMA te veranderen, die het elektrogebied verandert, waarbij de gehele groottedistributie wordt afgetast.
Typische Toepassingen in Nanotechnologie
Het Rangschikken van Nanoparticles in Reactoren
De elektromobiliteitstechniek vindt stijgend gebruik in dichtbijgelegen rangschikken in real time het in situ van gebouwd nanoparticles samengesteld door een verscheidenheid van op aërosol-gebaseerde processen. De dichtbijgelegen meting in real time die door elektromobiliteitstechniek wordt aangeboden versnelt het onderzoek en het ontwikkelingsproces van nanoparticlesynthese aangezien het het begrip van de mechanismen van de deeltjesvorming en groei verbetert. Een meting in situ elimineert de behoefte aan steekproefinzameling voor off-line methodes die zo exploitantfout minimaliseren en meer verenigbare herhaalbare resultaten opleveren. Figuur 3 geeft een overzicht van belangrijke stappen in synthese van nanomaterials in een aërosol gebaseerde reactor. Rangschikken het In Real Time van nanoaerosols in deze reactoren laat toe om dynamica van deeltjesvorming en de groei in hoogst reagerende stromen te volgen. Een nauwkeurige controle van deeltjesgrootte is zeer belangrijk; de meting in real time van de distributies van de deeltjesgrootte in de reactor verstrekt noodzakelijk terugkoppelt om reactorvoorwaarden te controleren om hoogte te bereiken - kwaliteitsbeheersing.
Figuur 3.
SMPS in het Onderzoek van de Nanotechnologie
SMPS is meer en meer aangewend in nanotechnologieonderzoek. In 1991, Akhtar et al. gebruikte een systeem SMPS aan de synthese van de studiedamp van poeder Titania, specifiek, het effect van procesvariabelen (de tijd van de reactorwoonplaats, temperatuur, en reactantconcentratie) op poedergrootte en fasekenmerken. De SMPS gemeten distributies van de deeltjesgrootte werden gebruikt om het model van de deeltjescoagulatie te bevestigen. Somer et al. (1994) gebruikte SMPS aan studieagglomeratie van het dioxydeaërosol van het Titanium op hoge intensiteitsgebied. Ahn et al. (2001) bestudeerde de groeikenmerken van het kiezelzuurdeeltje in H2/O2/TEOS verspreidingsvlam. Zij bereikten dichte overeenkomst van SMPS gemeten grootte in vergelijking tot de verwerkte de groottegegevens (TEM) van de Elektronenmicroscoop van de Transmissie Beeld. Ullman et al. (2002) bestudeerde eigenschappen van nanoparticleaërosols van grootte 4.9-13 die NM, door laserablatie worden geproduceerd. De Metingen van acht materialen met inbegrip van Kiezelzuur, Koolstof, Titania, het oxyde van het Ijzer, het oxyde van het Wolfram, Niobium oxyde, Koolstof en Goud werden met succes bereikt.
De Reactoren van Nanoparticle
Andere SMPS bijgestane studies van nanoparticlereactoren omvatten vloeibare vlamnevel (zilveren-titaniastorting nanoparticles), ethyleenvlam (roet nanoparticles) en thermische plasmareactoren (de deeltjes van Si, van Ti) om enkelen te noemen. Onlangs, Zhang et al. (2007) bestudeerde temperatuurgevolgen bij de het dioxydesynthese van het Tellurium door nevelpyrolyse. De smps- gegevens van deze reactor (figuur 4) tonen duidelijk overgang van voorloperdruppeltjes aan productdruppeltjes aangezien de temperatuur stijgt.
Figuur 4.
Het Rangschikken van Nanoparticles in Colloïden wordt Opgeschort dat
Een meerderheid van nanoparticles wordt veroorzaakt via een colloïdale chemieroute. Wanneer gecombineerd met electrospray verspreiding, is de elektromobiliteitstechniek getoond om nauwkeurig te rangschikken nanoparticles opgeschort in colloïden. Figuur 5 toont de hoge grootteresolutie van SMPS aan. De groottedistributies van een mengsel van negen verschillende proteïnen en van electrosprayed runderserumalbumine (BSA) nanoparticles werden gemeten met een SMPS (TSI Model3936-N25). Lengegoro et al. succesvol gebruik van electrospray en SMPS hebben aangetoond om groottedistributie van verschillende types van colloïden (oxyden, metalen, en polymeren) zoals kiezelzuur, goud, palladium, en de deeltjes van het polystyreenlatex, met verschillende nominale grootte onder 100 NM te bepalen. De gemeten waarden van partikelgroottes in hun die studie werden met resultaten gevonden vergelijkbaar door zich elektronenmicroscopie en dynamische lichte te verspreiden worden verkregen.
Figuur 5.
De Analyse van de Blootstelling van Naonoparticle
Naast de dichtbijgelegen analyse in real time met betrekking tot hierboven besproken nanoparticleprocessen, kan de elektromobiliteitsanalyse met SMPS ook worden gebruikt om proces verwante nanoparticle blootstelling te controleren.
De hoge grootteresolutie staat de berekening van deeltjesoppervlakte en de distributies van het deeltjesvolume toe. Figuur 6 toont een voorbeeld: de metingen werden genomen tijdens het leegmaken van een ultrafine dioxyde van het Titanium baghouse in een emmer van de poederinzameling. Naast de Smps- gegevens (aantal middendiameter), cijfer 6 een concentratie van het shows totale die aantal met CPC wordt gemeten en totale alveolare gedeponeerde die oppervlakteconcentratie met een Monitor van de Oppervlakte wordt gemeten Nanoparticle (TSI NSAM Model 3550). Figuur 6 B schildert de SMPS gemeten distributie van de deeltjesgrootte in de omringende lucht dicht bij de materiële behandelende verrichting af. Een piek in concentraties tijdens midden van proces viel met het dumpen van een trommel van poeder Titania in een reservoir samen.
Figuur 6.