Οι ερευνητές δοκιμάζουν το μέγεθος των σωματιδίων χρησιμοποιώντας έναν αναλυτή μεγέθους σωματιδίων λέιζερ μετά από μια απλή ταξινόμηση σκόνης βαρέως ασβεστίου. Παραδόξως, το μέγεθος των λεπτών σωματιδίων έχει μια αλλαγή και η τιμή D100 αυξήθηκε. Μετά από μια δεύτερη ταξινόμηση, η τιμή D100 αυξήθηκε ξανά, οδηγώντας σε περαιτέρω σύγχυση.
Αρχικά, υπήρχε η υποψία ότι άλλες σκόνες μπορεί να αναμειγνύονταν με τη σκόνη ασβεστίου. Ωστόσο, μετά τον αποκλεισμό αυτού του ενδεχόμενου, το ζήτημα παρέμεινε. Λοιπόν, ας εστιάσουμε στη διαδικασία ταξινόμησης και στις μεθόδους ανίχνευσης για να καταλάβουμε γιατί συμβαίνει αυτό.
Εξαιρώντας Μόλυνση: Εστίαση στην Ταξινόμηση και την Ανίχνευση
Είναι απίθανο να αναμιχθεί με άλλες σκόνες, οπότε ας δούμε τη διαδικασία ταξινόμησης και τις μεθόδους ανίχνευσης. Ακολουθεί μια απλή ανάλυση για σαφήνεια.
Εξοπλισμός λείανσης και Λειτουργία ταξινομητή
ο εξοπλισμός λείανσης φυσά σωματίδια σκόνης στον ταξινομητή μέσω μιας ροής αέρα προς τα πάνω. Αυτός ο ταξινομητής, ή ταξινομητής ροής αέρα, χρησιμοποιεί μηχανική φυγόκεντρη δύναμη για να επιταχύνει τα σωματίδια σκόνης στη ροή αέρα. Μεγαλύτερα σωματίδια εκτοξεύονται προς τα έξω, χτυπώντας το σιδερένιο τοίχωμα και χάνοντας κινητική ενέργεια, που τα κάνει να πέφτουν ξανά κάτω. Εν τω μεταξύ, μικρότερα σωματίδια παραμένουν στο κέντρο της ροής αέρα και μεταφέρονται στον συλλέκτη σκόνης ή σε άλλα επόμενα στάδια επεξεργασίας.
Αναλυτής μεγέθους σωματιδίων λέιζερ
Ο αναλυτής μεγέθους σωματιδίων λέιζερ ελέγχει τα μεγέθη σωματιδίων τοποθετώντας σωματίδια σκόνης αραιής φάσης σε υδατικό διάλυμα. Ο αναλυτής χρησιμοποιεί απλές ή διπλές πηγές φωτός συγκεκριμένων μηκών κύματος για να προκαλέσει παρεμβολές ή περίθλαση. Βασίζεται σε μοντέλα όπως το MIE ή Fraunhofer για την προσομοίωση της αλληλεπίδρασης του φωτός με τα σωματίδια. Στη συνέχεια υπολογίζει στατιστικά δεδομένα για τη διάμετρο όγκου.
Μοντέλο MIE: Χρησιμοποιείται κυρίως για μεγέθη σωματιδίων σε επίπεδο νανομέτρων.
Μοντέλο Fraunhofer (F-Model): Ταιριάζει καλύτερα για μεγαλύτερα μεγέθη σωματιδίων.
Η αρχή πίσω από αυτά τα μοντέλα είναι πολύπλοκη, αλλά κάθε μοντέλο είναι προσαρμοσμένο για διαφορετικές περιοχές μεγέθους σωματιδίων για την ανάλυσή μας.
Γιατί το D100 αυξάνεται συνεχώς;
Όταν μια σκόνη υφίσταται πολλαπλές ταξινομήσεις, μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα την τιμή D100 (το μέγεθος σωματιδίων στο οποίο το 100% του υλικού είναι μικρότερο) να αυξάνεται με κάθε ταξινόμηση. Αυτό συχνά οφείλεται στους ακόλουθους λόγους:
- Ανακατανομή σωματιδίων: Μετά από κάθε ταξινόμηση, τα λεπτότερα σωματίδια μπορούν να αφαιρεθούν, αφήνοντας πίσω μια μεγαλύτερη αναλογία χονδρότερων σωματιδίων. Το αποτέλεσμα είναι μια συνολική μετατόπιση στην κατανομή μεγέθους σωματιδίων, που οδηγεί σε αύξηση της τιμής D100.
- Αποδοτικότητα ταξινομητή: Η αποτελεσματικότητα του ταξινομητή μπορεί να ποικίλλει, ειδικά όταν χειρίζεστε σκόνες με ευρεία κατανομή μεγέθους σωματιδίων. Η ασυνεπής ταξινόμηση μπορεί να επιτρέψει σε λεπτότερα σωματίδια να εισέλθουν ξανά στο σύστημα, προκαλώντας αλλαγές στα αποτελέσματα του μεγέθους των σωματιδίων.
- Μεταβλητότητα Μεθόδου Μέτρησης: Οι μέθοδοι του αναλυτή μεγέθους σωματιδίων λέιζερ, ιδιαίτερα τα μοντέλα MIE και Fraunhofer, ενδέχεται να προκαλέσουν αποκλίσεις στη μέτρηση ανάλογα με τη φύση των σωματιδίων και το μήκος κύματος που χρησιμοποιείται για την ανίχνευση.
Ο ρόλος των D97, D98 και D100 στην ανάλυση μεγέθους σωματιδίων λέιζερ
Στον τομέα της ανάλυσης μεγέθους σωματιδίων, μεγάλο μέρος της εστίασης τείνει να είναι D97 ή D98 τιμές, οι οποίες αντιπροσωπεύουν τα κορυφαία μεγέθη σωματιδίων. Ενώ οι ερευνητές σπάνια συζητούν D100. Ωστόσο, εάν εξετάσετε προσεκτικά τα αποτελέσματα των δοκιμών από αναλυτές μεγέθους σωματιδίων λέιζερ - είτε από Malvern, Bexter ή άλλα όργανα - θα παρατηρήσετε ότι D97 και D100 οι τιμές μπορεί να διαφέρουν σημαντικά. Αυτή η διαφορά, συχνά στην περιοχή από 0,02% έως 0,04%, υπογραμμίζει τις πολυπλοκότητες που εμπλέκονται στη μέτρηση του μεγέθους των σωματιδίων.
Κατανόηση της Αξίας
ο D100 Η τιμή αντιπροσωπεύει το μέγεθος σωματιδίων στο οποίο το 100% του δείγματος είναι μικρότερο. Αν και αυτή η τιμή μπορεί να φαίνεται κρίσιμη, συχνά επισκιάζεται από το D97 και D98 μετρήσεις, οι οποίες επικεντρώνονται στο ανώτερο σημείο αποκοπής. Η διαφορά μεταξύ των τιμών D97 και D100 δεν οφείλεται απαραίτητα σε σφάλματα στη διαδικασία μέτρησης, αλλά μάλλον οφείλεται σε έμμεση φύση ανάλυσης μεγέθους σωματιδίων λέιζερ.
Laser Particle Size Analyzer: Μέθοδος Έμμεσης Ανίχνευσης
Χρησιμοποιούνται αναλυτές μεγέθους σωματιδίων λέιζερ, όπως αυτοί της Malvern ή της Bexter παρέμβαση ή περίθλαση μοντέλα για την εκτίμηση του μεγέθους των σωματιδίων σκόνης. Αυτοί οι αναλυτές εφαρμόζουν συγκεκριμένα μαθηματικά μοντέλα, όπως το MIE ή Fraunhofer μοντέλο, για τον υπολογισμό της διαμέτρου όγκου με βάση τα κύματα παρεμβολής που δημιουργούνται όταν το φως αλληλεπιδρά με τα σωματίδια σκόνης.
Ωστόσο, αυτή η διαδικασία είναι έμμεσος— τα μοντέλα βασίζονται σε στατιστικούς υπολογισμούς και όχι σε απευθείας μετρήσεις. Ως αποτέλεσμα, μπορεί να προκύψουν ανακρίβειες, ειδικά στο άκρα του εύρους μεγέθους σωματιδίων, όπως το μικρότερο (0%) και το μεγαλύτερο (100%) μεγέθη σωματιδίων. Αυτή η στατιστική φύση σημαίνει ότι η ανάλυση μπορεί να αποκλείσει στατιστικά ορισμένα μεγάλα σωματίδια, τα οποία μπορεί να είναι πολύ σπάνια ή πολύ μεγάλα σε σχέση με το μήκος κύματος του φωτός.
Στατιστικές ανακρίβειες σε μεγάλα και μικρά σωματίδια
Η ακρίβεια των αναλυτών μεγέθους σωματιδίων λέιζερ περιορίζεται συχνά από το κατώτατα όρια που ορίζονται από τα μοντέλα. Όταν υπάρχει α μικρός αριθμός των πολύ λεπτών σωματιδίων, μπορεί να παραβλεφθούν λόγω περιορισμών στατιστικής δειγματοληψίας. Αντίθετα, καθώς αυξάνεται ο αριθμός των χονδρότερων σωματιδίων, εισέρχονται στη δεξαμενή δειγμάτων και συμβάλλουν στην παρατηρούμενη κατανομή μεγέθους σωματιδίων. Αυτό οδηγεί σε D100 Οι τιμές επηρεάζονται από αυτά τα στατιστικά όρια, τα οποία συνδέονται εγγενώς με την αναπαραγωγιμότητα και τα όρια ανίχνευσης του αναλυτή.
συμπέρασμα
Οι αναλυτές μεγέθους σωματιδίων λέιζερ παρέχουν πολύτιμα στατιστικά δεδομένα μέσω μιας έμμεσης μεθόδου μέτρησης. Προσφέρουν αναπαραγωγιμότητα εντός συγκεκριμένων ορίων μεγέθους σωματιδίων και είναι εξαιρετικά χρήσιμα για την καθοδήγηση των διαδικασιών παραγωγής και εφαρμογής. Η σκόνη αποτελείται από ένα ευρύ φάσμα μεγεθών σωματιδίων και η ανάλυση αυτών των σωματιδίων απαιτεί την κατανόηση τόσο των λεπτών όσο και των χονδροειδών ακραίων. Οι μέθοδοι άμεσης μέτρησης, όπως η ηλεκτρονική μικροσκοπία, προσφέρουν μια πιο ακριβή, οπτική προσέγγιση στην παρατήρηση μεγέθους σωματιδίων, αλλά συχνά απαιτούν μεγαλύτερη ένταση πόρων.
Η κατανόηση των λόγων πίσω από τις πολλαπλές ταξινομήσεις της βαριάς σκόνης ασβεστίου και των αλλαγών στο D100 περιλαμβάνει την εξέταση τόσο της διαδικασίας ταξινόμησης όσο και των περιορισμών των μεθόδων ανίχνευσης. Οι πολλαπλοί κύκλοι ταξινόμησης και η συμπεριφορά του ταξινομητή, καθώς και τα μοντέλα που χρησιμοποιούνται από τον αναλυτή μεγέθους σωματιδίων λέιζερ, παίζουν ρόλο στις παρατηρούμενες αλλαγές στην κατανομή μεγέθους σωματιδίων. Με τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας ταξινόμησης και τη διασφάλιση συνεπών μεθόδων ανίχνευσης, το ζήτημα της αύξησης των τιμών D100 μπορεί να μειωθεί.