光阻法颗粒粒径测量验证实验

针对低浓度液体介质中颗粒物的数目和粒径检测问题,基于几何光学原理和Mie光散射理论分析,研究光阻法对球形颗粒的检测,采用角散射并结合图像法验证信号测量的一致性。搭建了一套能采用3种方法同步测试的实验系统,通过对实验测得的6种标准颗粒的光阻信号进行标定,对不同标准颗粒脉冲幅值进行统计平均后拟合和优化,通过拟合公式进一步测定了其他颗粒的粒径。结果表明,对于标称为15.0μm和63.6μm标准颗粒的数目中位径与标称值偏差均小于2%,同时对于混合颗粒也具有较好的区分能力。     

用动态光散射时间相干度法测量纳米颗粒粒径

针对传统动态光散射法测量纳米颗粒粒径算法复杂、速度慢、成本高等问题,提出了一种通过改变动态散射光信号时间相干度来测量纳米颗粒粒径的方法,并对其所采用的算法和测量系统进行研究.首先,介绍了动态光散射测量法的基本原理,并引出系统相干度的概念(包括时间相干因子和空间相干因子).接着,从光电探测器的统计特性出发,通过对光子计数...     

纳米金刚石颗粒粒度的测量与表征

介绍了用负氧平衡炸药在密闭容器内爆轰制备的纳米金刚石。用 X射线衍射线线宽法 (谢乐公式 )、透射电镜观察法 (TEM)、激光拉曼散射法、比表面积法和 X射线小角散射法等手段 ,对合成的纳米金刚石颗粒粒度进行了测量 ,结果表明炸药爆轰法制备的纳米金刚石具有立方金刚石结构 ,颗粒呈球形或椭球形 ,平均粒径为 6 .7nm。在五种测量方法中 ,X射线衍射线线宽法 (谢乐公式 )得到的平均粒径值最小 ,而其它四种测量方法所得到的粒径值基本一致     

原位溶胶-凝胶法合成纳米SiO_2润滑液的摩擦学性能

采用溶胶-凝胶法在亲水性聚醚油中原位制备纳米二氧化硅微球。利用透射电镜系统考察反应条件,如氨水和水的添加量、正硅酸乙酯(TEOS)添加量、聚醚含量及水解温度对原位生成的纳米二氧化硅颗粒的直径和形貌的影响。结果表明:随着TEOS、氨水及水含量的增加,纳米二氧化硅颗粒直径逐渐增大;而随着聚醚油含量增加以及反应温度的升高,纳米二氧化硅颗粒直径逐渐减小直至出现严重团聚。使用四球摩擦磨损试验机,研究不同粒径的纳米二氧化硅微球对润滑油减摩抗磨性能的影响。结果表明,随着纳米颗粒添加量的增加其摩擦因数和磨斑直径呈现出先下降后上升的趋势;在纳米颗粒最佳添加量时,纳米颗粒直径越小其减摩抗磨效果越明显;同时,纳米二氧化硅润滑液具有优异的减摩抗磨性能,但其最佳添加量受颗粒直径影响呈非规律性变化。     

基于面阵CCD的散射式激光粒度测量方法研究

研究了基于CCD传感的激光粒度测量方法和优化。在系统设计和实验参数优化基础上,设计了CCD传感器的光环尺寸,并基于Mie散射理论,建立了理论计算模型,计算了待测颗粒的理论光能分布。对标称粒径为10.9μm和57.9μm的聚苯乙烯乳胶标准颗粒进行实验,获得颗粒散射光能分布图像,提出了一种新的光环中心确定方法,并由编写的图像处理程序分析散射光能分布。颗粒粒径的反演结果与标称尺寸比较表明,用此测量方法得到的颗粒散射光能分布与其理论分布较一致,稳定性与重复性较好。     

动态线偏振光散射纳米颗粒粒度测量法的研究与分析

多重散射是传统动态光散射法测量纳米颗粒溶液浓度上限受到限制的主要原因。为此文中提出了动态线偏振光散射纳米颗粒粒度测量法,通过改变颗粒入射光和散射光的偏振状态,降低颗粒间多重散射的影响。现利用Mie散射理论分析了入射光与散射光偏振状态之间的关系,并通过实验方法探知偏振光在散射介质中的传输特性,揭示了在动态光散射中使用垂直偏振光作为入射光的实验依据。最后对动态线偏振光散射颗粒测量法和传统光子相关光谱测量法进行了实验及分析,通过两种方法的比较,验证了上述理论的正确性。     

基于后向光散射的颗粒测量技术研究

颗粒粒径和颗粒折射率是光散射颗粒测量技术中的重要参数。为了实现颗粒粒径的测量及其分档,在广义Mie理论基础上,分析了颗粒粒径及折射率对后向散射光能分布的影响,并得到了后向散射光能分布随颗粒粒径及折射率呈周期变化规律。实验验证结果表明,后向散射光能与颗粒粒径及颗粒浓度有关。研究结果可为后续的颗粒测量研究提供参考。     

基于动态光散射信号分形的颗粒测量技术研究

颗粒的动态光散射信号具有分形特征，通过对其特征值的分析，可以得到颗粒粒径信息。采用100nm、200nm、500nm和1000nm4种亚微米粒径范围的标准聚苯乙烯乳胶颗粒样品，分别求取了它们的动态光散射信号的分形维数。实验结果表明，颗粒粒径越小，对应的动态散射光分形维数越大；粒径越大，分形维数越小。从而证明了用分形维数表征颗粒粒径的可行性。与相关方法相比，分形方法具有所需的采样数据少、计算简便、适于实时测量等特点。     

动态散斑对比度颗粒测量法

提出了基于线阵CCD相机的动态散斑对比度颗粒测量方法和系统,用于解决动态光散射研究涉及的动态光散射软件相关算法运算量大、实时性较差,以及不能测量高黏度溶液中颗粒的问题。首先,从传统动态光散射理论出发,基于光学统计理论,建立了动态散斑对比度的模型。然后,根据Siegert公式,推导了动态散斑对比度与动态散射光场自相关函数的关系。最后,得到了低浓度和高浓度下动态散斑对比度与颗粒粒径的关系。分别对粒径分布为(490±20)nm的标准乳胶球颗粒水溶液和纳米二氧化钛粉体(粒径分布:450~500nm)甘油溶液进行了测量。结果表明:动态散斑对比度测量法的运算量小,且能测量高黏度溶液中的纳米颗粒,重复测量误差小于2%,满足了动态光散射的国标要求。     

矩方法在粒径分布测量中的应用

在利用光全散射法测量颗粒粒度的研究中,如何正确选择并使用反演算法来对颗粒粒径分布信息进行重建是非常关键的。根据光全散射法的相关基本原理,提出了一种基于矩方法的反演算法,对多组光源下的消光值进行多项式拟合,提取系数得到对应矩阵方程的形式,从而求得粒径分布函数的各阶原点矩mk。实际上,球形颗粒粒径分布的各阶原点矩与粒径分布的许多特性相关,并且可以为球形颗粒系统的粒径分布反演提供一个尺度,这样将原有的复杂反演方法转换为求解矩阵方程。该方法具有原理简单,计算速度快等优点,能够满足颗粒粒径在线测量的要求。     

双散射角光学粒子计数器的研制

为了实现同时测量气溶胶粒子的谱分布和折射率,研制了一种新的双角度光学粒子计数器(D-OPC),该计数器采用60°和110°双散射角系统对气溶胶谱分布进行测量.利用Mie散射理论定义敏感函数,选取两个最佳的散射角,使其既对折射率敏感又不线性相关.然后,利用气溶胶折射率对两个散射角系统敏感性的差异来反演气溶胶折射率.最后,利用该仪器对大气气溶胶谱分布以及折射率进行实际测量.与TSI公司黑炭仪和浊度计测量的吸收系数和散射系数对比表明,双散射角光学粒子计数器测量气溶胶折射率和谱分布结果合理,测量误差<20%,可以满足同时测量气溶胶粒子谱分布和折射率的需要.     

纳米CaCO3粒度测试中分散条件的探索

对纳米CaCO3在六偏磷酸钠分散剂中的分散性进行研究，考察体系粒度及Zeta电位受pH值、分散剂用量影响的变化规律。通过对分散剂的加入量以及分散条件的控制对CaCO3粉体进行分散实验，对纳米CaCO3粉体的分散性与Zeta电位与分散剂的关系进行探讨研究，找到纳米CaCO3粒度测试中的最佳分散条件。     

Novel in situ setup to study the formation of nanoparticles in the gas phase by small angle x-ray scattering

An in-house built aerosol generator setup for in situ gas phase studies of aerosol and nanoparticles is described. The aerosol generator with an ultrasonic ceramic disk mist maker provides high enough particle concentrations for structural gas phase analysis by synchrotron small angle x-ray scattering (for water approximately 4 x 10(8) droplets/s with a droplet size of approximately 2.5 microm). The working principle was proved by scattering of gold nanoparticles. For evaporation induced self-assembly studies of nanostructured particles, an additional thermal treatment chamber was included in the setup. The first on-line gas phase data with our setup for mesostructured silica particles are presented for different thermal treatments. Scanning electron microscope imaging revealed the average particle size to be approximately 1 microm. Furthermore, to quantify their internal nanostructure, diffraction experiments of deposited silica aerosols were carried out and the corresponding electron density map indicates a silica wall thickness of about 1 nm.     

动态光散射颗粒分布软测量

考虑传统动态光散射颗粒粒度分布测量用的反演算法复杂、精度不够、抗噪能力差,本文基于大数据思想,提出了一种动态光散射颗粒分布软测量方法。该方法通过调节颗粒粒度分布形状参数获得大量自相关函数及其对应颗粒分布的数据;使用这些数据对子学习机进行训练。最后,针对训练数据维数较高的特点对传统Bagging算法进行改进,并利用改进的Bagging集成算法集成子学习机以提高软测量模型的精度及泛化能力。通过模拟单峰数据和对300nm标准粒径进行软测量开展了验证实验。结果表明,该方法能够较好地测量出不同动态光散射颗粒分布的峰值及分布宽度,模拟单峰数据测量峰值精度可达1nm,300nm和503nm,标准粒径测量精度分别可达3nm和4nm,优于一般的反演算法。该软测量方法为动态光散射颗粒分布测量开辟了新的途径。     

激光粒度测试中的独立模式反演算法研究

在测量微粒系统的散射光强角分布中计算微粒系统的粒径分布,属于典型的反演问题.反演算法一直是激光粒度仪的关键和难点.介绍了基于米氏散射理论的粒度测试,对其求解方法进行了详细分析.针对独立模式算法不需要预先指定粒径分布函数的形式就可获得真实粒度分布,提出了一种改进的独立模式粒度反演算法,并对算法的性能进行了理论分析和实验论...     

Effect of addition of hydrophobic nano silica on viscoelastic properties and scratch resistance of an acrylic/melamine automotive clearcoat

Scratches are a consequence of tribological events encountered by automotive coatings during their service lives. A series of analytical techniques such as laboratory carwash simulator, nano-indentation, tensile, DMTA, SEM, etc. were used in order to compare the effects of addition of various contents of a nano silica on changes in the viscoelastic properties and scratch morphologies of the resultant clearcoats. The results illustrate, that incorporating increased amounts of hydrophobic nano silica particles into an automotive clearcoat decreased its T_g whilst increasing its toughness. Increasing nano silica content also gave progressive transitions from fracture type scratches to plastic type scratches.     

spICP-MS准确定量多分散金纳米颗粒的颗粒数量浓度

建立了基于单颗粒电感耦合等离子体质谱（spICP-MS）法准确定量分析多分散金纳米颗粒（AuNPs）的颗粒数量浓度。以包含30 nm和60 nm AuNPs的多分散样品为研究对象,考察载气流速和采样深度对尺寸分辨率,以及采集时间和驻留时间对颗粒数量浓度测定结果的影响。研究表明：优化载气流速能显著改善尺寸分辨率,而采样深度的影响相对较小,在载气流速0.8 L/min、采样深度9 mm时,获得了最佳的尺寸分辨率;延长采集时间能有效降低测定结果的相对标准偏差（RSD）,当采集时间增加至180 s时,多分散样品中30 nm和60 nm AuNPs颗粒数量浓度测定值的相对标准偏差降至5%以下（n=3）;选取驻留时间为0.1 ms时,测定结果与配制值相符,且颗粒信号与离子信号的区分更加明显。在优化的条件下,粒径和颗粒数量浓度检出限分别为10 nm和49 NPs/g。采用本方法对不同混合比例的多分散样品进行定量分析,其测定结果与标准值相符,证明了方法的可靠性。将该方法应用于自来水、泉水和湖水中多分散纳米颗粒的定量测定,3种水样的加标回收率在80%~120%之间。本方法具有尺寸分辨率高、测量精密度好、离子干扰小等优点,可为环境基体中多分散纳米颗粒的定量测定提供方法参考。     

纳米铜粉在乙醇溶液中的团聚规律

研究了纳米铜粉在乙醇溶液中团聚的影响因素及其规律。结果表明:随着静止时间的延长,纳米铜粉的团聚粒径逐渐增大,粒径的分布范围先是增大,当团聚达到动态平衡后又逐渐变小;当团聚达平衡状态时,纳米铜粉的平均粒径随其质量分数的增加而增大,但当质量分数达到一定值时平均团聚粒径就达到极限;纳米铜粉在悬浊液中的团聚速率随纳米铜粉质量分数的增大而增大。     

纳米体系粒度分布的X射线小角散射表征

本文简要介绍了国内外有关粒度分析标准的制定状况；重点描述了X射线小角散射法测定纳米粉末粒度分布的基本原理，数据处理方法和结果的实验验证；并对该分析方法的特点和若干相关问题进行了讨论。