Анализаторы размера частиц АРН-2

Назначение

Анализатор размера частиц АРН-2 (далее по тексту анализатор) предназначен для измерения размеров дисперсных частиц нанометрового и субмикронного размера в жидких средах.

Описание

Принцип действия анализатора размера частиц АРН-2 основан на методе динамического рассеяния света (далее по тексту - ДРС). Линейно поляризованное лазерное излучение направляется на кювету с образцом и фокусируется в малом объеме исследуемой жидкости. Оптическая система собирает излучение, рассеянное исследуемыми частицами под определенным углом (углом рассеяния). Угол рассеяния может устанавливаться в интервале от 15° до 165°. Из-за броуновского движения частиц происходят флуктуации интенсивности рассеянного ими лазерного излучения.

Скорость затухания флуктуаций Г находится из автокорреляционной функции (АКФ) интенсивности рассеянного излучения, либо из частотного анализа зависимости этой интенсивности от времени.

Для взвеси сферических частиц одинакового размера (монодисперсной) скорость затухания флуктуаций связана с коэффициентом диффузии частиц в жидкости D соотношением (1):

Г = Dq2                            (1)

где q — волновой вектор световой волны, q=4^n^sin(0/2)/X (n -показатель преломления жидкости, в которой взвешены наночастицы, 0 - угол рассеяния, 1 - длина волны лазерного излучения).

По значению коэффициента диффузии D, определенному с помощью формулы (1), находят средний гидродинамический диаметр частицы dh.

dh вычисляется из коэффициента диффузии по соотношению Стокса-Эйнштейна.

D = kbT/3nnDH                             (2)

где D — коэффициент диффузии,

П — вязкость среды,

kb — постоянная Больцмана,

Т — абсолютная температура.

Это соотношение точно выполняется только для сферических частиц, поэтому измеряемый методом ДРС гидродинамический диаметр определяется, как диаметр сферической частицы, которая имела бы в данной жидкости тот же коэффициент диффузии, что и измеряемая частица. Несферические частицы участвуют в двух типах диффузии - трансляционной (движение частицы как целого) и вращательной; для частиц, имеющих форму цилиндра, соответствующие коэффициенты диффузии позволяют вычислить диаметр и длину. Для определения коэффициента вращательной диффузии несферических частиц измеряют скорость затухания флуктуаций деполяризованной компоненты рассеянного излучения (для сферических частиц такая компонента отсутствует).

место пломбирования

маркировка

Рисунок 1 - Общий вид Анализатора размера частиц АРН-2 с обозначением мест пломбирования и маркировки.

В полидисперсных взвесях каждому типу частиц соответствует свое значение скорости затухания флуктуаций Г Эти значения вычисляются программным обеспечением анализатора с помощью специальных алгоритмов. По вычисленным значениям программа рассчитывает, с помощью формулы (2), распределение частиц по гидродинамическим диаметрам.

Программное обеспечение

Управление прибором, прием и обработка данных осуществляются с помощью персонального компьютера (ПК) со специализированным автономным программным обеспечением.

Программное обеспечение поддерживает, наряду с вычислением размерных параметров наночастиц, построение градуировочного графика и вычисление счетной концентрации наночастиц по интенсивности рассеянного излучения, а также исследование кинетики (зависимости диаметра наночастиц от времени).

Идентификационные данные программного обеспечения представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Программное обеспечение размещается в энергонезависимой памяти персонального

компьютера. Несанкционированный доступ к программному обеспечению исключён посредством ограничения прав учетной записи пользователя.

Защита программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «С» по МИ 3286-2010.

Установка обновленных версий ПО допускается только представителями предприятия - изготовителя.

Технические характеристики

Метрологические и технические характеристики анализатора приведены в таблице 2. Таблица 2

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа средства измерений наносится на титульный лист Руководства по эксплуатации типографским способом и в виде наклейки на корпус прибора.

Комплектность

Состав комплекта анализатора представлен в таблице 3.

Таблица 3

Поверка

осуществляется по документу «Анализатор размера частиц АРН-2. Методика поверки МП 49.Д4-11», утвержденному ФГУП «ВНИИОФИ» 17 ноября 2011 г.

Основные средства поверки:

Государственный стандартный образец диаметра наносфер золота в жидкой среде (комплект ЗН) (ГСО 9629-2010).

Основные метрологические характеристики:

Номинальное значение аттестованной характеристики СО: 30 нм, 60 нм.

Границы допускаемой абсолютной погрешности аттестованного значения СО при доверительной вероятности Р=0,95 - не более 2 нм, 3нм и 4нм соответственно для 10 нм, 30 нм и 60 нм.

Государственный стандартный образец гранулометрического состава Д040 (монодис-персный полистирольный латекс) - ГСО 7967-2001.

Основные метрологические характеристики

Аттестованное значение среднего диаметра частиц (Dso) - 380 нм.

Пределы допускаемой относительной погрешности аттестованного значения при доверительной вероятности Р=0,95 - не более ±5%.

Сведения о методах измерений

«Анализатор размера частиц АРН-2. Руководство по эксплуатации», раздел 3 «Подготовка АРН-2 к использованию» и раздел 4 «Использование по назначению».

Нормативные документы

ГОСТ 8.606-2004 Государственная система обеспечения измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений дисперсных параметров аэрозолей, взвесей и порошкообразных материалов.

Рекомендации к применению

Осуществление деятельности в области здравоохранения, осуществление деятельности в области охраны окружающей среды.