Практическое занятие 2.4.
Анализ распределения частиц по размерам: оборудование, методика получения и обработки данных
Сценарий занятия:
- краткое введение и постановка задачи преподавателем;
- обсуждение теоретических основ рассматриваемого процесса в форме свободного обмена мнениями;
- ознакомление с устройством и работой аппаратов для реализации процесса;
- подведение итогов.
1. Теория
Основные понятия и определения процесса определения размеров частиц. Основные закономерности процесса. Аппаратурное оформление процесса. Основные направления развития процесса определения размеров частиц.
2. Практика
Ознакомление с устройством и работой аппаратов для реализации процесса определения размеров частиц. Проведение практических работ на оборудовании.
Фактический материал
Лазерные анализаторы размеров частиц и Зета-потенциала
AEROTRAC
Microtrac Aerotrac предоставляет Вам простой метод определения Распределений по Размерам Частицы или Капли Аэрозолей, Спреев и Сухих Порошков. Используя общепринятые (традиционные) принципы Лазерной Дифракции света, Aerotrac измеряет материалы в конфигурируемых пользователем диапазонах от 0.5 до 2000 микрон. Программное обеспечение предлагает варианты режимов измерения, измерение и время просмотра так же как и автоматические механизмы измерения.
Microtrac DIA
Анализы частиц и измерение формы частиц посредством 3D-Технологии Изображений.
PartAn 3001 L – новейший анализатор, принцип работы которого основан на 3D – технологии визуализации изображений для измерения и предоставления исчерпывающей информации как размера, так и формы частиц порошков и гранул. Оптические компоненты и возможности программного обеспечения позволяют пользователю наблюдать за частицами в 3D формате.
Microtrac SIA
Microtrac SIA - фотооптический модуль анализа изображения для всестороннего анализа формы влажных суспензий и жидких растворов. Модуль может быть добавлен к любой модели Microtrac S3500 или системе Анализа Размера Частицы Bluewave, оборудованной для влажных применений. Альтернативно, прибор может быть связан с управляемым вручную рециркулятором (как Microtrac USVR) как отдельная система анализа изображения.
Nanotrac
Анализатор размеров частиц позволяет проводить измерение распределения частиц в суспензиях, эмульсиях, порошках по размерам в нанометрах и коллоидных диапазонах. Измерение проводится без растворения образцов, необходимого при лазерном анализе другими системами.
Microtrac S3500
Лазерный анализатор размеров частиц Microtrac S3500 применяется для определения распределения частиц по размерам в суспензиях, эмульсиях, порошках с помощью метода лазерной дифракции.
StabiSizer
Анализатор заряда и стабильности частиц (Исследование заряда и размеров частиц)
Partical Metrix - представляет два прибора, основная задача которых - измерение электрокинетического зета-потенциала на границе скольжения (граница между адсорбционным слоем и диффузным слоем). Данный прибор позволяет получить с помощью потенциала течения такие характеристики высокодисперсных систем, как зета-потенциал, общий заряд мицеллы золя, изоэлектрическую точку (рНиэт) и прогнозировать коллоидную стабильность исследуемой системы.
Zetatrac
Зетатрак (Zetatrac).
Анализатор размера частиц, зета-потенциала и молекулярной массы частиц.
Измерение размера и заряда частиц (зета-потенциала, дзета-потенциала) в нано технологии. Майкротрак (Microtrac) улучшил и расширил измерениями Зета-потенциала модельный ряд анализаторов размера частиц Нанотрак (Nanotrac). Определение Зета-потенциала обеспечивает необходимую исследователям информацию о стабильности широкого диапазона эмульсий и коллоидных суспензий. Анализатор размера и зета-потенциала частиц Зетатрак использует уникальную технологию зонда Нанотрак для быстрых, точных, удобных и мало затратных высокоэффективных измерений Зета-потенциала, без необходимости расходных сменных кювет.
ZetaView
Видео-микроскоп лазерного рассеяния
Для наглядности и достоверности электрофоретические настройки прибора Зетавью изображают каждую отдельную частицу дискриминаторами видеоанализа спектров высокого разрешения зета-потенциала.
Microtrac Bluewave
Анализатор размеров частиц Microtrac Bluewave с технологией трех лазеров (Tri-laser)
С начала 70-х годов компания Microtrac развивает традицию внедрения новейших достижений в гранулометрический анализ при помощи технологии светорассеяния (лазерной дифракции). Bluewave - последнее в длинном ряду новаторских решений с применением современной технологии, обеспечивающей непревзойденную разрешающую способность при измерениях гранулометрического состава, особенно в субмикронном диапазоне
Используя запатентованную компанией Microtrac технологию трех лазеров, анализатор Bluewave предоставляет точную, надежную и воспроизводимую информацию о размерах частиц, для широкого спектра приложений - от исследований и разработок до контроля готовой продукции, управления технологическим процессом и контроля качества. При помощи двух синих лазеров (не светодиодов), воздействующих на пробу под углом отклонения от оси, анализатор Bluewave значительно усиливает чувствительность и разрешающую способность при гранулометрических измерениях.
За счет увеличения числа источников света, падающего на исследуемый материал, и изменения длины волны падающего света, система трех лазеров Bluewave повышает эффективность фотодетекторных устройств, сохраняя при этом максимальную устойчивость и юстировку оптической системы.
Оптический анализатор размеров частиц методами цифровой микроскопии BT-1600
Оптический гранулометрический анализатор BT - 1600 представляет собой систему для анализа изображений, полученных при помощи оптического микроскопа. Он позволяет проводить определение распределения частиц по размерам на отдельных изображениях и проводить анализ формы частиц. Соединение традиционной микроскопии и современной технологии обработки изображений позволило создать надежный гранулометрический анализатор. Он состоит из оптического микроскопа Nikon YS100 (макс. увеличение х 1600), камеры HV2001UC с разрешением 192 мегапикселей, многофункциональной системы анализа изображений ВТ-1600, а также дополнительных устройств: компьютера, принтера и т. п. Принцип работы прост: сначала изображение, полученное на микроскопе, передается на компьютер, затем проводится программная обработка изображения, определение размеров и подсчет частиц, потом результаты выводятся на экран или на принтер. Анализатор ВТ обеспечивает анализ широкого диапазона размеров частиц, вывод изображения на экран компьютера, визуальный контроль за работой программы автоматического распознавания, ведение статистики, создание отчетов. Конечным результатом может быть не только классическое распределение частиц по размерам, но и определение распределения по отношению длины частиц к среднему диаметру. Данный прибор может применяться как в научных лабораториях, так и на производстве, для контроля размеров частиц и оптимизации методик их получения.
Технические Спецификации
· Диапазон размеров частиц: от 1 до 3000 микрон
· Максимальное увеличение: 4000 х (оптическое и электронное увеличение)
· Максимальное разрешение: 0,1 мкм
· Воспроизводимость: отклонение <3% (зависит от природы образца)
· Типы распределений частиц: объемное, визуальное, численное, длина к среднему диаметру.
· Вывод результатов: Информация об образце и условиях опыта, данные анализа (включая, средний диаметр, дифференциальное и общее распределение, отношение длины к диаметру), изображение, гистограммы и кривые распределения частиц по размерам.
Применение
· Анализ размеров частиц порошков неорганических материалов: мела, талька, глины, каолина, графита, оксидов кремния, титана, цинка, редкоземельных элементов, руд и природных минералов, цеолитов и т. п.
· Анализ размеров частиц порошков различных металлов: алюминия, магния, молибдена, вольфрама, меди и т. д., а также их сплавов.
· Определения размеров частиц в других порошковых материалах: катализаторах, цементе, абразивных материалах, удобрениях, пищевой продукции, красках и лаках, речном иле, керамических порошках и т. п.
Особенности
· Калибровка. Размер пикселя определяется по стандартной градуированной шкале микроскопа. По количеству пикселей, занимаемых одной частицей на изображении, рассчитывается ее размер. Единицами измерения длины являются микрометры.
· Принцип подсчета. Статистическая обработка числа частиц и количества пикселей, занимаемых одной частицей, позволяет получить площадь эквивалентного круга и объем эквивалентной сферы в пикселях. По этим параметрам определяется диаметр и объем частиц в мкм. Сходным образом определяется и отношение длины к диаметру.
· Текущий расчет. Для ускорения подсчета числа частиц можно менять увеличение на микроскопе. Для крупных частиц удобнее использовать низкое увеличение, для мелких – высокое. Калибровка шкалы проводится автоматически, в текущем расчете определение размеров проводится с шагом в 100 писелей.
· Совершенствование прибора.Поскольку ядром прибора является программа обработки изображений, включающая в себя оптимизированные процедуры подсчета, прибор не привязан к конкретным моделям микроскопов или камер. Существует несколько вариантов комплектации прибора, включающих камеры с разрешением до 300 мегапикселей и оптические микроскопы китайских и иностранных производителей. Скорость проведения эксперимента зависит от мощности компьютера и от скорости передачи данных с камеры.
