Analyse de Dimension Particulaire des Pigments Utilisant la Diffraction de Laser

Par AZoM

Table des matières

Introduction
Pigments de Calibrage Utilisant l'Analyse de Diffraction de Laser
IDENTIFICATIONS PERSONNELLES
Le Problème avec des Pigments
Détermination du Composant Imaginaire
La Question de la Forme
Résumé
Au Sujet du Coutre de Beckman

Introduction

Les Pigments et les peintures jouent une fonction clé en tant que matériaux industriels. Les propriétés d'un système donné de pigment/peinture sont déterminées en grande partie par la distribution de dimension particulaire. La dimension particulaire détermine la puissance tinctoriale ou la profondeur de couleur, en outre, ce peut également être un paramètre matériel important du système de pigment lui-même. Par exemple, en encres d'imprimerie, il est essentiel que les particules d'encre ne soient pas plus grandes que le système de distribution d'embout qui fournit l'encre. La capacité d'un pigment donné d'absorber léger (puissance tinctoriale) augmente avec le diamètre décroissant de particules et la surface accrue, jusqu'à ce qu'elle atteigne une remarque quand les particules deviennent transparentes à la lumière d'incident. Ce seul facteur unique rend la mesure de la dimension particulaire critique à la performance pour beaucoup d'applications de pigment.

Pigments de Calibrage Utilisant l'Analyse de Diffraction de Laser

Un large éventail de technologies ont été utilisées pour mesurer les distributions de dimension particulaire des systèmes de pigment. Parmi ces derniers, la diffraction de laser a de plus en plus été le plus généralement utilisé. La simplicité d'utilisation ajoutée à peu de durée de l'analyse, en grande partie moins d'une mn, a effectué à diffraction de laser la méthode primaire par beaucoup de compagnies pour le contrôle du processus.

Il est important pour d'abord comprennent pourquoi les analyseurs de dimension particulaire de diffraction de laser ont des difficultés classer les matériaux submicroniques. Une Fois illuminées par un faisceau laser, les grandes particules dispersent la lumière fortement à de petites cornières et avec des maxima et des minimum promptement détectables dans la configuration de dispersion. Ceci signifie que les détecteurs mis à de petites cornières, relativement au chemin optique et avec le pouvoir séparateur angulaire suffisant, peuvent trouver le bon petit groupe dans la configuration de dispersion. C'est la mesure précise de ces maxima et minimum qui permet la détermination de la taille moyenne, ainsi que distribution de grandeurs, du matériau analysé. Réciproquement, les petites particules ne dispersent la lumière faible et sans aucuns maxima et minimum perceptibles jusqu'à ce que des angles presque droits de la mesure soient atteints. Comme peut être vu sur le Schéma 1, une fois qu'il y a des particules en-dessous de 1 μm, beaucoup de difficultés dans la mesure sont dues produit à de faibles signes de dispersion et lissent les configurations angulaires. Il n'y a aucune caractéristique technique perceptible dans la configuration de dispersion qui peut être caractérisée pour déterminer la dimension particulaire réelle.

Le Schéma 1. Le faible signe de dispersion des particules en-dessous des difficultés actuelles de 1 μm dans la taille en mesurant les maxima ou les minimum aux angles presque droits.

À l'aide d'une longueur d'onde plus courte, le taux à la dimension particulaire de la longueur d'onde de la lumière est augmenté augmentant de ce fait la capacité de mesurer de plus petites particules. Le Coutre de Beckman, a découvert une technique nouvelle pour augmenter le calibrage submicronique dans des systèmes normaux de diffraction de laser. Ceci a comporté l'utilisation des effets de polarisation de la lumière dispersée de varie des longueurs d'onde indépendamment de la source de laser principale de diffraction dans un domaine angulaire grand. La technique est des IDENTIFICATIONS PERSONNELLES appelées, qui représente la Dispersion Différentielle d'Intensité de Polarisation.

IDENTIFICATIONS PERSONNELLES

La technologie utilisée dans les IDENTIFICATIONS PERSONNELLES est simple et a été dérivée de la théorie bien établie et comprise de Mie de dispersion de la lumière. Les IDENTIFICATIONS PERSONNELLES compte sur la nature transverse de la lumière. Elle comporte un vecteur magnétique et une perpendiculaire électrique de vecteur entre eux. Si, par exemple, le vecteur électrique est « en haut et en bas, » la lumière est dite verticalement polarisée. Quand un échantillon avec la lumière d'une longueur d'onde et d'une polarisation données est illuminé, le champ électrique détermine un doublet. Les vibrations des électrons dans ce doublet seront dans le même plan de la polarisation que la source lumineuse propagée. Les doublets de oscillation dans les particules dispersent la lumière dans tous les sens sauf que de la vibration. Les IDENTIFICATIONS PERSONNELLES tire profit de ce phénomène. Trois longueurs d'onde (450 nanomètre, 600 nanomètre et 900 nanomètre dans le Coutre LS 230 et LS 13 320 de Beckman) illuminent séquentiellement l'échantillon, d'abord avec verticalement et puis avec la lumière horizontalement polarisée. La lumière dispersée ou rerayonnée à partir de l'échantillon est alors déterminée sur un domaine des cornières. Les différences entre verticalement et la lumière horizontalement polarisée pour chaque longueur d'onde s'analysent fournissant des informations sur la distribution de dimension particulaire de l'échantillon. C'est essentiel que les différences entre verticalement et les signes horizontalement polarisés sont mesurées, et pas simplement les valeurs à une polarisation donnée. L'intensité contre l'information de cornière de dispersion des signes d'IDENTIFICATIONS PERSONNELLES est alors combinée avec l'intensité contre des données de l'angle de dispersion du laser primaire de l'instrument pour donner une distribution de grandeurs continue de submicron au mm (0,04 μm à μm 2.000 dans Coutre LS 230 et LS 13 320 de Beckman).

Le Problème avec des Pigments

Les Pigments offrent un seul problème non produit avec la plupart des matériaux qui sont mesurés utilisant des instruments de diffraction de laser. Pour classer les échantillons colorés de pigment avec précision, l'Indice de réfraction réel du matériau et son composant imaginaire doivent être connus. Tandis Que l'Indice de réfraction réel est une valeur qui peut être obtenue par un certain nombre d'analystes, la détermination du composant imaginaire n'est pas insignifiante. C'est le degré d'absorbance qui est affichée par l'échantillon à une longueur d'onde donnée. Les matériaux Blancs ou transparents n'affichent aucune absorbance. Pour des pigments, ils sont des mensonges colorés avec le fait qu'ils absorbent certaines longueurs d'onde préférentiellement. Par exemple, quand un pigment bleu avec un maximum d'absorbance à 630 nanomètre agit l'un sur l'autre avec un laser (longueur d'onde hélium-néon 633 nanomètre), qui est le choix d'un certain nombre de constructeurs pour leur source lumineuse de lumière laser primaire, le pigment se comporte essentiellement comme fuselage noir. Ceci doit être considéré en prévoyant la distribution de dimension particulaire, en particulier si les particules sont petites. Il est facile de voir que la quantification du composant imaginaire de l'Indice de réfraction complexe est très importante pour la détermination précise des systèmes de substance particulaire de pigment.

Détermination du Composant Imaginaire

La Détermination du composant imaginaire d'un pigment peut être exécutée utilisant un spectrophotomètre d'UV/Vis, qui mesure l'absorptivité relative d'un matériau selon la longueur d'onde donnée. Aux mesures de spectrophotomètre de permorm, un liquide qui dissout les particules de pigment dans des molécules doit être employé. L'atténuation légère, en réussissant par l'échantillon, est due à l'absorption et à la dispersion. On doit réduire à un minimum la dispersion afin de mesurer l'absorption correctement. Pour les matériaux colorés, on doit obtenir le composant imaginaire de l'Indice de réfraction complexe pour chaque longueur d'onde et les employer sélecteur pour prévoir un modèle optique de théorie complète de Mie pour un échantillon donné. Pendant l'analyse des pigments, il est également avantageux d'employer d'autres sources d'information au commencement pour contrôler ou confirmer les résultats obtenus. Une Fois Que l'information marquante a été prouvée le convenir pour un modèle donné d'un échantillon particulier elle peut alors être utilisée avec confiance pour ce matériau.

Les meilleures sources d'information marquante sont des photomicrographes. Ceux-ci peuvent être des images des microscopes ou des microscopes électroniques optiques. Cet élan est particulièrement important pour le dépistage des petites quantités de matériaux surdimensionnés. Ceci peut être un problème commun avec beaucoup de systèmes de pigment dus au type de la réduction de la taille ou de techniques de fraisage employées. Les broyeurs à Boulets peuvent provoquer des petites quantités de matériaux surdimensionnés qui peuvent demeurer non détectés par diffraction de laser, particulièrement si le composant imaginaire de l'Indice de réfraction n'est pas tenu compte. L'aptitude d'un modèle optique pour un pigment donné mieux est déterminée si on chemine un procédé de fraisage au fil du temps. Si les valeurs correctes d'Indice de réfraction ont été employées pour produire le modèle optique, on devrait obtenir une réduction constante de la taille moyenne.

Les Schémas 2-4 exemples d'exposition d'utiliser l'Indice de réfraction imaginaire correct en classant des particules de pigment. Les données sur le Schéma 3 étaient identiques que celles sur le Schéma 2 mais analysé utilisant les valeurs imaginaires pour un pigment bleu. Notez la distribution étroite et le manque de la population des particules surdimensionnées.

Le Schéma 2. distributions de Grandeurs d'un pigment orange graduel fraisé sur une période de deux heures. L'absorbance Maximum d'UV/Vis a été affichée approximativement à 450 nanomètre.

Le Schéma 3. distributions de Grandeurs des mêmes données sur le Schéma 2 mais avec une valeur imaginaire incorrecte d'Indice de réfraction.

Le Schéma 4. pigment Jaune, fraisé au cours d'une période de quatre heures, fournit une distribution signicative à l'aide des valeurs imaginaires de l'Indice de réfraction qui ont été déterminées par la spectroscopie d'UV/Vis. La distribution peut également être corroborée à l'aide d'autres méthodes.

La Question de la Forme

Tous Les instruments de diffraction de laser ont un inconvénient majeur : ils n'effectuent aucune remise pour la forme des matériaux au test, indépendamment de la taille des particules. Les raisons de ceci se trouvent avec les suppositions fondamentales, utilisées dans des distributions de grandeurs calculatrices des données brutes produites pendant l'analyse. Les modèles mathématiques employés pour prévoir des distributions sont basés sur la dispersion de la lumière par une sphère. N'importe Quelle distribution enregistrée est, en réalité, une distribution sphérique équivalente du matériau étant étudié. Dans la plupart des cas c'est tout à fait adéquat depuis la plupart des particules environ à un système sphérique assez convenablement.

Un exemple où la supposition sphérique de forme n'est pas précise est celui d'une mono-dispersion, matériau sphéroïdal des axes submicroniques d'hématite qui sont 46,9 nanomètre de largeur et 130,8 nanomètre de longueur, leur donnant un rapport hauteur/largeur environ de 3:1, comme déterminé par le balayage de la microscopie électronique (SEM) (Fig. 5).

Le Schéma 5. Le photomicrographe de SEM affiché est un échantillon représentatif d'axes d'hématite.

Les propriétés optiques des axes d'hématite ont été mesurées utilisant la spectroscopie d'UV/Vis pour le constitutif imaginaire et d'ellipsometry spectroscopique d'UV/Vis pour le composant réel de l'Indice de réfraction. La valeur enregistrée pour la taille moyenne utilisant le Coutre LS 13 320 de Beckman est 78 le nanomètre (Fig. 6) qui est tout à fait en conformité avec le domaine de ce qu'on compterait, vu le mouvement irrégulier des particules comme elles traversent par la poutre lumineuse pendant la mesure.

Résumé

La diffraction Améliorée de laser de multi-longueur d'onde peut être utilisée avec succès pour classer les échantillons particulaires de pigment. L'Indice de réfraction peut être déterminé utilisant plusieurs moyens. Il est également à considérer intéressant employant d'autres techniques pour corroborer au commencement les résultats obtenus.

Au Sujet du Coutre de Beckman

La mesure de Précision pour la recherche, le développement, et la fabrication ultra-rapide est exigée dans plusieurs industries pour assurer le management de qualité, de régularité et de coût. Le Coutre de Beckman fournissent aux systèmes entièrement intégrés et faciles à utiliser d'automatisation la nombreuse qualité application-de la dimension particulaire, à la distribution et au volume comptant à l'analyse cellulaire. Tous Les systèmes sont configurables pour répondre aux besoins spécifiques et pour fournir l'automatisation des processus efficace pour de diverses entreprises.

Cette information a été originaire, révisée et adaptée des matériaux fournis par le Coutre de Beckman.

Pour plus d'informations sur cette source, visitez s'il vous plaît le Coutre de Beckman.

Date Added: Apr 27, 2012 | Updated: Jul 13, 2013

Last Update: 15. July 2013 18:35

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit