Анализ Размера Частицы Пигментов Используя Огибание Лазера

Пигменты и краски играют ключевую роль как промышленные материалы. Свойства, котор дали системы пигмента/краски определены в большинстве распределением по размеру частицы. Размер Частицы определяет тинкториальную прочность или глубина цвета, furthermore, может также быть важным физическим параметром самим системы пигмента. Например, в печатных красках, необходимо что частицы чернил не большле чем средство доставки сопла которое поставляет чернила. Способность, котор дали пигмента поглотить светлую (тинкториальная прочность) увеличивает с уменьшая диаметром частицы и увеличенной поверхностной областью, до тех пор пока она не будет достигать пункт когда частицы будут просвечивающими к свету случая. Этот одиночный фактор самостоятельно делает измерение размера частицы критической к представлению для много применений пигмента.

Технология используемая в PIDS проста и была выведена от солидной и понятой теории Mie светлый разбрасывать. PIDS полагаются на поперечной природе света. Он состоит из магнитного вектора и перпендикуляра светового вектора к одину другого. Если, например, световой вектор «вверх и вниз, то» сказаны, что вертикально поляризовыван свет. Когда загоран образец с светом, котор дали длины волны и поляризации, электрическое поле устанавливает диполь. Колебания электронов в этом диполе находятся в плоскости такое же поляризации как распространенный источник света. Осциллируя диполи в частицах разметывают свет в всех направлениях за исключением того, что колебания. Преимущество взятий PIDS этого явления. 3 длины волны (450 nm, 600 nm и 900 nm в Предплужнике LS 230 и LS 13 320 Beckman) последовательно освещают образец, сперва с вертикально и после этого с горизонтально поляризовыванным светом. Разбросанный или reradiated свет от образца после этого определен над рядом углов. Проанализированы разницы между вертикально и горизонтально поляризовыванный светом для каждой длины волны давая информацию о распределении по размеру частицы образца. Необходимо что измеряются разницы между вертикально и горизонтально поляризовыванные сигналами, и не просто значения на, котор дали поляризации. Интенсивность против данных по разбрасывая угла от сигналов PIDS после этого совмещена с интенсивностью против данных по разбрасывая угла от основного лазера аппаратуры для того чтобы дать непрерывное распределение по размеру от субмикрона к миллиметру (0,04 mm к 2.000 mm в Предплужнике LS 230 и LS 13 320 Beckman).

Пигменты предлагают уникально проблему не столкнутую с большинств материалами которые измерены используя аппаратуры огибания лазера. Для определять размер покрашенные образцы пигмента точно, и реальный R.I. материала и свой мнимый компонент необходимо знать. Пока реальный R.I. значение которое может быть получено несколькими аналитиков, определение мнимого компонента не тривиально. Степень absorbance который показан образцом на, котор дали длине волны. Белые или прозрачные материалы не показывают никакой absorbance. Для пигментов, они покрашенные лож с фактом что они поглощают некоторые длины волны преференциально. Например, когда голубой пигмент с максимумом absorbance на 630 nm взаимодействует с гелионеоновым лазером (длиной волны 633 nm), который выбор нескольких изготовлений для их основного источника лазерного луча, пигмент существенно поступает как черное тело. Это необходимо рассматривать высчитывая распределение по размеру частицы, в частности если частицы малы. Легко увидеть что квантификация мнимого компонента сложного R.I. очень важна для точного определения систем particulate пигмента.

Определять мнимый компонент пигмента можно выполнить используя спектрофотометр UV/Vis, который измеряет относительный absorbency материала в, котор дали длину волны. К измерениям спектрофотометра permorm, жидкость которая растворяет частицы пигмента в молекулы должна быть использована. Светлая амортизация, проходя через образец, должна как к абсорбцие, так и к разбрасывать. Одному нужно уменьшить разбрасывать для того чтобы измерить абсорбциу правильно. Для покрашенных материалов, одному нужно получить мнимый компонент сложного R.I. для каждой длины волны и использовать их выборочно для того чтобы высчитать модель полной теории Mie оптически для, котор дали образца. Во Время анализа пигментов, также полезно использовать другие источники информации первоначально для того чтобы проверить или подтвердить полученные результаты. Как Только сопоставляя информация была доказана быть соответствующему для, котор дали модели определенного образца ее можно после этого использовать с доверием для того материала.

Самые лучшие источники сопоставляя информации микроснимки. Эти могут быть изображениями от оптически микроскопов или электронных кинескопов. Этот подход в частности важен для обнаружения небольших количеств слишком больших материалов. Это может быть общей проблемой с много систем пигмента должных к типу использованных уменьшения размера или филируя методов. Станы Шарика могут дать подъем к небольшим количествам слишком больших материалов которые могут остать незамеченный огибанием лазера, специально если не учтен мнимый компонент R.I. Пригодность оптически модели для, котор дали пигмента наиболее хорошо определена если одно отслеживает филируя процесс над временем. Если правильные значения R.I. были использованы для того чтобы создать оптически модель, то одно должно получить постоянн уменьшение среднего размера.

Диаграммы 2-4 примеров выставки использования правильного мнимого R.I. определяя размер частицы пигмента. Данные в Диаграмме 3 были этими же как одни в Диаграмме 2 но проанализировано используя мнимые величины для голубого пигмента. Заметьте узкое распределение и отсутсвие населенности слишком больших частиц.

Диаграмма 2. Распределения по размеру померанцового пигмента прогрессивно филированного над 2-хым часов периодом. Максимальный absorbance UV/Vis был показан на приблизительно 450 nm.

Диаграмма 3. Распределения по размеру от таких же данных в Диаграмме 2 но с неправильным мнимым значением R.I.

Диаграмма 4. Желтый пигмент, филированный во время четырёхчасового периода, производит содержательное распределение путем использование мнимых величин R.I. которые были определены спектроскопией UV/Vis. Распределение может также быть corroborated путем использование других методов.

Все аппаратуры огибания лазера имеют главный недостаток: они делают никаким припуск на форму из материалов под испытанием, независимо от размера частиц. Причины для этого лежат при основные предположения, используемые в расчетливых распределениях по размеру от в процессе анализа произведенного первоначальными данными. Математически модели используемые для того чтобы высчитать распределения основаны на разбрасывать света сферой. Любое сообщенное распределение, в влиянии, соответствующее сферически распределение будучи изучанным материала. В большинств примерах это довольно адекватне с большинств частиц приблизительных к сферически системе адекватно достаточно.

Один пример где сферически предположение формы не точно то из mono-disperse, сфероидовидный материал шпинделей гематита субмикрона которые 46,9 nm в ширине и 130,8 nm в длине, давая им приблизительный коэффициент сжатия 3:1, как определено путем просматривать электронную микроскопию (SEM) (FIG. 5).

Диаграмма 5. Показанный микроснимок SEM показательная выборка шпинделей гематита.

Увеличенное огибание лазера multi-длины волны можно использовать успешно для того чтобы определить размер частичные образцы пигмента. R.I. может быть решительно используя несколько середин. Он также стоящий рассматривать использующ другие методы первоначально для того чтобы corroborate полученные результаты.