Da AZoM
Indice
Introduzione Scattering Differenziale di Intensità di Polarizzazione (PIDS)
Conclusioni Circa il Coltro di Beckman Introduzione
La tecnologia della diffrazione del Laser sta applicandosi in una vasta gamma di campi. Mentre le particelle diventano più piccole, il rapporto della dimensione della particella alla lunghezza d'onda leggera (d/λ) è diminuito ed il reticolo di scattering è più regolare e meno angolarmente dipendente, causanti la più difficoltà nella determinazione dei valori corretti di dimensione. Per migliorare la capacità di misurare le piccole particelle, ci sono tre approcci che possono essere adottati per estendere il limite più basso di dimensione quando misura le particelle facendo uso della diffrazione del laser.
Il primo approccio per ampliare il limite più basso dell'incollatura è aumentando l'intervallo di rilevazione angolare. Se la posizione angolare del primo minimo nel reticolo di scattering è usata come il criterio per graduare esattamente una sfera secondo la misura, per misurare una sfera che ha un diametro più piccolo di 0,5 μm, l'angolo di rilevazione massimo devono essere maggiori di 90 gradi (Fig. 1). Quindi, per graduare una particella secondo la misura di submicron, l'intervallo angolare di rilevazione deve essere destinato per riguardare gli angoli almeno grandi quanto 90 gradi; praticamente, l'angolo di rilevazione massimo può essere grande quanto 175°.
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Figura 1. dipendenza di Angolo dal reticolo di scattering e dal primo minimo.
I reticoli di Scattering sono funzione della dimensione leggera delle particelle e di lunghezza d'onda. Le Loro variazioni sono collegate con il rapporto fra la dimensione della particella e la lunghezza d'onda (d/λ). Gli effetti di Interferenza che creano la struttura fine in un profilo di scattering notevolmente sono diminuiti quando d/λ è di meno che 0,5. Se la lunghezza d'onda di indicatore luminoso è più breve, il rapporto aumenta ed il limite più basso dell'incollatura è efficacemente esteso. Cioè i reticoli di scattering sono compressi alle più brevi lunghezze d'onda e più informazioni (struttura) sono indicate sopra lo stesso intervallo angolare rispetto a che cosa può essere ottenuto facendo uso di una lunghezza d'onda più lunga. Praticamente, la più breve lunghezza d'onda è circa 350 nanometro. La Maggior Parte dei materiali infatti, esibiscono il forte assorbimento alle lunghezze d'onda più brevi di 300 nanometro. Facendo Uso di indicatore luminoso di λ = 375 nanometro, il limite più basso dell'incollatura possono essere estendere alla metà di quello ottenibile usando l'indicatore luminoso di λ = 750 nanometro.
Scattering Differenziale di Intensità di Polarizzazione (PIDS)
Pionieristico A dal Coltro di Beckman, la maggior parte dei produttori della diffrazione del laser usano ai i due approcci superiori, cioè ampiamente intervallo di rilevazione ed a onde corte angolari, alle piccole particelle di dimensione. Tuttavia, graduando neppure le più piccole particelle secondo la misura che sono dieci dei nanometri di diametro, non può essere raggiunto facendo uso soltanto di questi due approcci. Figura 2 è una visualizzazione tridimensionale che mostra la variazione angolare molto lenta per le piccole particelle. Per le particelle più piccole di 200 nanometro, anche catturando il vantaggio ai dei due approcci superiori, è ancora difficile da ottenere una dimensione accurata. Poi, due itinerari differenti sono stati sviluppati fra i produttori dello strumento. Uno è di estrapolare dal limite più basso misurato ad un limite ancora più basso, a volte anche oltre il limite più basso teorico dell'incollatura, per esempio 10 nanometro. dovuto questo, i dati nella regione estrapolata possono essere sbagliati.
L'altro approccio è di usare gli effetti di polarizzazione dell'indicatore luminoso sparso. L'indicatore luminoso sparso Verticalmente polarizzato ha i vari reticoli di scattering e strutture fini da quello di indicatore luminoso orizzontalmente polarizzato per le piccole particelle. Il tasto caratteristico dell'intensità orizzontale di scattering (i)h per le piccole particelle è che c'è un minimo di intorno 90 gradi. Combinando gli effetti di polarizzazione con la dipendenza di lunghezza d'onda ai grandi angoli, il limite più basso dell'incollatura può essere estendere a in basso quanto 40 nanometro, quasi raggiungenti il limite teorico. Questo approccio combinato è conosciuto come la tecnica Differenziale di Scattering dell'Intensità (PIDS) di Polarizzazione brevettata dal Coltro di Beckman.
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Figura 2. Una visualizzazione 3-D di intensità I di scattering del MieV da un volume unitario delle sfere con l'Indice di rifrazione relativo m. = 1,50 + 0i a λ = 750 nanometro.
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Figura 3. che Sparge dalle polarizzazioni differenti.
L'origine degli effetti di polarizzazione può essere capita nel modo seguente (Fig. 3). Quando una particella molto minuscola, molto più piccola della lunghezza d'onda di indicatore luminoso, è posizionata in un raggio luminoso, il campo elettrico d'oscillazione dell'indicatore luminoso induce un momento di dipolo d'oscillazione nella particella, cioè gli elettroni negli atomi che comprendono avanti e indietro il movimento della particella riguardante la particella stazionaria. Il moto indotto degli elettroni sarà in direzione di oscillazione del campo elettrico e quindi del perpendicolare alla direzione della propagazione del raggio luminoso. Come conseguenza della natura trasversale di indicatore luminoso, il dipolo d'oscillazione irradia l'indicatore luminoso in tutte le direzioni eccetto nella direzione di oscillazione; se il rivelatore sta affrontando la direzione di oscillazione non riceverà scattering dai singoli dipoli. Quando il raggio luminoso è polarizzato nella direzione di v o nella direzione di h, le intensità I ed Iv di scattering perh un angolo dato saranno differenti. La differenza in mezzo I edv I, cioèh (I - I), v hè chiamato il segnale di PIDS. Mentre la dimensione delle particelle aumenta, l'interferenza della intra-particella fa il comportamento della particella deviare da quello di un dipolo semplice ed il reticolo di scattering diventerà più complesso. Per le particelle minuscole, il segnale di PIDS è approssimativamente una curva quadratica concentrata a 90 gradi. Per le più grandi particelle gli spostamenti del reticolo ai più piccoli angoli ed ai picchi secondari sembrano dovuto il fattore di scattering. Poichè il segnale di PIDS dipende alla dalla lunghezza d'onda leggera relativa di dimensione delle particelle, le informazioni apprezzate su una distribuzione di dimensione delle particelle possono essere ottenute misurando i PIDS segnalano a parecchie lunghezze d'onda.
Figura 4 video la variazione nel valore di picco ed il cambiamento al contrario per le particelle di vari diametri. Ancora, perché il segnale di PIDS varia alle lunghezze d'onda differenti, la misura dei segnali di PIDS a parecchie lunghezze d'onda offrirà informazioni supplementari di scattering che possono essere usate più ulteriormente per raffinare il trattamento di recupero di dimensione.
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Figura 4. IIvh di piccolo PSL in acqua (λo = 450 nanometro). Linea Punteggiata: d = 150 nanometro; linea tratteggiata: d = 100 nanometro; e linea continua: d = 50 nanometro.
Da Figura 4, i reticoli angolari per 100 nanometro e perfino per 50 particelle di nanometro sono riconoscibili, oltre alla variazione nell'asse della simmetria. È stato verificato con sia simulazione teorica che la sperimentazione reale che l'incollatura accurata delle particelle più piccoli circa 200 nanometro spargendo l'intensità senza l'uso della tecnica di PIDS fosse difficile e probabilmente non realistica. La combinazione dei tre approcci (più ampi intervallo, variazione di lunghezza d'onda ed effetti di polarizzazione angolari) migliora la caratterizzazione accurata delle particelle di submicron facendo uso dello scattering leggero.
Figura 5 è una distribuzione trimodal tipica recuperata in un esperimento della diffrazione del laser facendo uso della tecnica di PIDS alle lunghezze d'onda multiple (lo = 450, 600, 750 e 900 nanometro) e sopra un intervallo angolare di scattering con gli angoli fino a 144 gradi, con (linea continua) e senza (linea tratteggiata) facendo uso dell'effetto di polarizzazione. Le linee punteggiate mostrano i valori nominali del diametro dei lattici nella miscela come riferito dal venditore di PSL. Senza la tecnica di PIDS la più piccola componente è mancata, anche quando usando le informazioni si è riunito ai grandi angoli di scattering ed alle brevi lunghezze d'onda. Figura 6 è un'immagine di microscopia elettronica (SEM) di scansione del campione analizzato nella Figura 5 in cui tre dimensioni differenti delle particelle possono essere vedute.
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Figura 5. Una miscela trimodal di PSL (diametri nominali 83 nanometro, 204 nanometro e 503 nanometro con il 1:1: un rapporto di 1 volume).
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Figura 6. Un'immagine al microscopio elettronico del campione nella Figura 5.
Conclusioni
Usando tutti e tre gli approcci, effetto a onde corte e e di polarizzazione angolare cioè ampiamente dell'intervallo, dimensione delle particelle piccola come 40 nanometro possono essere misurati correttamente invece di “estrapolazione„. Non c'è mescolanza delle tecnologie. Tutti I segnali provengono dallo stesso fenomeno di scattering e sono trattati integralmente in un singolo trattamento di reperimento dei dati appena come in una misura ordinaria della diffrazione del laser.
Circa il Coltro di Beckman
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Questi informazioni sono state originarie, esaminate ed adattate dai materiali forniti dal Coltro di Beckman.
Per ulteriori informazioni su questa sorgente, visualizzi prego il Coltro di Beckman.