Por AZoM
Índice
Introducción El Dispersar Diferenciado de la Intensidad de la Polarización (PIDS)
Conclusiones Sobre la Cuchilla de Beckman Introducción
La tecnología de la difracción del Laser se está aplicando en una amplia gama de campos. Mientras Que las partículas llegan a ser más pequeñas, la relación de transformación de la dimensión de la partícula a la longitud de onda pálida (d/λ) se reduce y el modelo el dispersar es más lisa y menos angular dependiente, causando más dificultad en la determinación de los valores correctos de la talla. Para mejorar la capacidad de medir pequeñas partículas, hay tres aproximaciones que se pueden tomar para ampliar el límite más inferior de la talla al medir partículas usando la difracción del laser.
La primera aproximación para desplegar el límite más inferior del apresto está aumentando el rango que detecta angular. Si la ubicación angular de la primera condición atmosférica mínima en el modelo el dispersar se utiliza como la consideración para clasificar exactamente una esfera, para medir una esfera que tiene un diámetro más pequeño de 0,5 μm, el ángulo que detecta máximo tienen que ser mayores de 90 grados (Fig. 1). Así, para clasificar una partícula de submicron, el rango angular de la detección tiene que ser diseñado para revestir los ángulos por lo menos tan grandes como 90 grados; prácticamente, el ángulo que detecta máximo puede ser tan grande como 175°.
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Cuadro 1. dependencia del Ángulo de dispersar el modelo y la primera condición atmosférica mínima.
Dispersando los modelos son función de la talla pálida de la longitud de onda y de partícula. Sus variaciones se relacionan con la relación de transformación entre la dimensión y la longitud de onda (d/λ) de la partícula. Los efectos de la Interferencia que crean la estructura fina en un perfil el dispersar se reducen grandemente cuando d/λ es menos que 0,5. Si la longitud de onda de la luz es más corta, la relación de transformación aumenta y el límite más inferior del apresto se amplía efectivo. Es decir dispersando los modelos son comprimidos en longitudes de onda más cortas y más información (estructura) se muestra sobre el mismo rango angular con respecto a qué se puede obtener usando una longitud de onda más larga. Prácticamente, la longitud de onda más corta es cerca de 350 nanómetro. La Mayoría de los materiales de hecho, exhiben la amortiguación fuerte en las longitudes de onda más cortas de 300 nanómetro. Usando la luz del λ = 375 nanómetro, el límite más inferior del apresto se pueden ampliar a la mitad de eso obtenible usando la luz del λ = 750 nanómetro.
El Dispersar Diferenciado de la Intensidad de la Polarización (PIDS)
Promovido por la Cuchilla de Beckman, la mayoría de los fabricantes de la difracción del laser utilizan las dos aproximaciones antedichas, es decir de par en par rango que detecta angular y longitud de onda corta, para clasificar pequeñas partículas. Sin Embargo, clasificando incluso partículas más pequeñas que sean diez de nanómetros de diámetro, no puede ser logrado usando solamente estas dos aproximaciones. El Cuadro 2 es una visualización tridimensional que muestra la variación angular muy lenta para las pequeñas partículas. Para las partículas más pequeñas de 200 nanómetro, incluso tomando la ventaja de las dos aproximaciones antedichas, es todavía difícil obtener una talla exacta. Entonces, dos diversas rutas fueron desarrolladas entre fabricantes del instrumento. Uno es extrapolar del límite más inferior medido a un límite incluso más inferior, a veces incluso más allá del límite más inferior teórico del apresto, e.g. 10 nanómetro. Debido a esto, los datos en la región extrapolada pueden ser incorrectos.
La otra aproximación es utilizar los efectos de polarización de la luz dispersa. La luz dispersa Verticalmente polarizada tiene diversos modelos el dispersar y estructuras finas del de la luz horizontalmente polarizada para las pequeñas partículas. El clave característico de la intensidad horizontal el dispersar (i)h para las pequeñas partículas es que hay una condición atmosférica mínima de alrededor 90 grados. Combinando efectos de polarización con dependencia de la longitud de onda a los ángulos grandes, el límite más inferior del apresto se puede ampliar hasto sólo 40 nanómetro, casi alcanzando el límite teórico. Esta aproximación combinada se conoce como la técnica Diferenciada el Dispersar de la Intensidad (PIDS) de la Polarización patentada por la Cuchilla de Beckman.
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Cuadro 2. Una visualización tridimensional de la intensidad I de la Dispersión de MieV de un volumen de unidad de esferas con el Índice de refracción relativo m = 1,50 + 0i en el λ = 750 nanómetro.
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Cuadro 3. Que Dispersa de diversas polarizaciones.
El origen de los efectos de polarización puede ser entendido así (Fig. 3). Cuando una partícula muy minúscula, mucho más pequeña que la longitud de onda de la luz, se establece en un haz luminoso, el campo eléctrico oscilante de la luz induce un momento de dipolo oscilante en la partícula, es decir los electrones en los átomos que comprenden el movimiento de la partícula hacia adelante y hacia atrás en relación con la partícula estacionaria. El movimiento inducido de los electrones estará en dirección de la oscilación del campo eléctrico, y por lo tanto de la perpendicular a la dirección de la propagación del haz luminoso. Como resultado de la naturaleza transversal de la luz, el dipolo oscilante irradia la luz en todas las direcciones excepto en la dirección de la oscilación; si el detector está haciendo frente a la dirección de la oscilación no recibirá ningún dispersar de únicos dipolos. Cuando el haz luminoso se polariza en la dirección de v o la dirección de h, la intensidad I e Iv el dispersar parah un ángulo dado será diferente. La diferencia en medio I ev I, es decirh (I - I), v hse llama la señal de los PIDS. Mientras Que la talla de partícula aumenta, la interferencia de la intra-partícula hace que el comportamiento de la partícula se desvía del de un dipolo simple y el modelo el dispersar llegará a ser más complejo. Para las partículas minúsculas, la señal de los PIDS es áspero una curva cuadrático centrada en 90 grados. Para partículas más grandes las rotaciones del modelo a ángulos más pequeños y a picos secundarios aparecen debido al factor que dispersa. Pues la señal de los PIDS es relacionada en longitud de onda pálida en relación con de la talla de partícula, la información valiosa sobre una distribución dimensional de partícula se puede obtener midiendo los PIDS hace señales en varias longitudes de onda.
El Cuadro 4 visualiza la rotación en el valor máximo y el cambio en cambio para las partículas de diversos diámetros. Además, porque la señal de los PIDS varía en diversas longitudes de onda, la medición de las señales de los PIDS en varias longitudes de onda ofrecerá la información adicional el dispersar que se puede utilizar para refinar más lejos el proceso de la extracción de la talla.
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Cuadro 4. IIvh de pequeño PSL en el agua (λo = 450 nanómetro). Línea de puntos: d = 150 nanómetro; línea discontinua: d = 100 nanómetro; y línea llena: d = 50 nanómetro.
Del Cuadro 4, los modelos angulares para 100 nanómetro e incluso para 50 partículas del nanómetro son reconocibles, además de la rotación en el eje de la simetría. Se ha verificado con la simulación teórica y la experimentación real que el apresto exacto de las partículas que aproximadamente 200 más pequeños nanómetro dispersando intensidad sin el uso de la técnica de los PIDS sea difícil y probablemente poco realista. La combinación de las tres aproximaciones (un rango, una variación de la longitud de onda, y efectos de polarización angulares más amplios) aumenta la caracterización exacta de las partículas de submicron usando la dispersión luminosa.
El Cuadro 5 es una distribución trimodal típica extraída en un experimento de la difracción del laser usando la técnica de los PIDS en las longitudes de onda múltiples (lo = 450, 600, 750, y 900 nanómetro) y sobre un rango angular el dispersar con ángulos hasta 144 grados, con (línea llena) y sin (línea discontinua) usando el efecto de polarización. Las líneas de puntos muestran los valores nominales del diámetro de los látexes en la mezcla según lo señalado por el vendedor de PSL. Sin la técnica de los PIDS se falta el componente más pequeño, incluso cuando usar la información recolectó a los ángulos que dispersaban grandes y a las longitudes de onda cortas. El Cuadro 6 es una imagen de la microscopia electrónica (SEM) de la exploración de la muestra analizada en el Cuadro 5 en el cual tres diversas tallas de partículas pueden ser consideradas.
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Cuadro 5. Una mezcla trimodal de PSL (diámetros nominales 83 nanómetro, 204 nanómetro, y 503 nanómetro con 1:1: relación de transformación de 1 volumen).
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Cuadro 6. Una imagen de microscopio electrónico de la muestra en el Cuadro 5.
Conclusiones
Usando las tres aproximaciones, es decir de par en par rango angular, longitud de onda corta, y efecto de polarización, talla de partícula tan pequeña como 40 nanómetro pueden ser medidos correctamente en vez de “ser extrapolado”. No hay mezcla de tecnologías. Todas Las señales son del mismo fenómeno el dispersar y se tratan integralmente en un único proceso de la extracción de datos apenas como en una medición ordinaria de la difracción del laser.
Sobre la Cuchilla de Beckman
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Esta información ha sido originaria, revisada y adaptada de los materiales proporcionados por la Cuchilla de Beckman.
Para más información sobre esta fuente, visite por favor la Cuchilla de Beckman.