Д. М. БАЛАХАНОВ, Е. В. ЛЕСНИКОВ
Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических
и радиотехнических измерений, п. Менделеево, Московская обл.
МЕТРОЛОГИЯ ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА НАНОЧАСТИЦ
Проведен анализ современного состояния измерений дисперсных параметров наночастиц. Описаны основные методы измерения и их метрологические возможности. Предложена схема метрологического обеспечения измерений этих параметров в России.
Международными стандартами в области нанотехнологий определены четыре основные области применений изделий нанотехнологий, это свойства материалов, биология и медицина, энергетика, электроника, оптика и фотоника. Производство изделий нанотехнологий, их качество, воздействие на биологические объекты, в частности человека, невозможно без контроля той среды, в которой они производятся и применяются. Отсюда и возникает задача измерения дисперсных параметров [1] аэрозолей и взвесей в субмикронном и нанометровом диапазоне размеров. К основным дисперсным характеристикам следует отнести: «размер» частиц (в единицах длины); счётная концентрация частиц (в количестве частиц на единицу объёма);объёмная концентрация частиц (в единицах объёма частиц на единицу объёма); массовая концентрация частиц (в единицах массы частиц на единицу объёма). Сложность измерения этих параметров связана с тем обстоятельством, что в материалах, состоящих из наночастиц, механические, электрические, магнитные, оптические свойства перестают быть константами - они зависят от размеров и формы частиц. Поэтому необходимо при разработке аппаратуры для метрологического обеспечения измерений в этой области применять некие модельные представления при определении «размера» частиц, как, например, при измерении размеров частиц ≤ 1 мкм обычными счетчиками пользуются понятием «латексного» диаметра, где принимается как сферическая форма частицы, так и материал, т. е. физические свойства. Национальные стандарты в области измерений дисперсного состава наночастиц действуют в настоящее время в семи странах (США, Великобритания, Германия, Франция, Япония, Канада, Тайвань). Международное сотрудничество по нанотехнологиям осуществляется в рамках технического комитета ISO TC 229, где работает пять подкомитетов - ISO /TC24.... ISO /TC94, осуществляющие международное сотрудничество по таким направлениям как: фильтрующие свойства материалов, «чистая» вода, качество воздуха, «чистые» помещения и контролируемые среды, личная безопасность. Действуют 6 международных стандартов, регламентирующих методы измерения дисперсного состава наночастиц. Измерение размеров нанообъектов осуществляется в настоящее обычно время методами сканирующей зондовой микроскопии. Дисперсный состав наночастиц определяется следующими методами: динамического рассеяния света (DLS), «лазерной дифракции», и с помощью дифференциального анализатора подвижности (DMA). Такого рода устройства работают в диапазоне размеров от 01.01.01 нм при счетных концентрациях о 1 до 108 см-3. На основе метода DMA построен наиболее современный эталонный комплекс аппаратуры для определения дисперсного состава аэрозолей в Национальном метрологическом институте Японии (NMIJ) [2].
Для выполнения международных стандартов метрологическое обеспечение СИ дисперсных параметров наночастиц в России должно осуществляться в соответствии с их требованиями.
Список литературы
1. , Лесников воздуха рабочей зоны // Энциклопедия «Экометрия». Контроль физических факторов производственной среды, опасных для человека. М.: ИПК Издательство стандартов, 2002. Гл. 2. С. 26 – 56.
2 Huromi Sakurai 2006 APEC Nanoscale Measurement Technology Forum. Taipei, Taiwan, September 27, 2006.
