Μέθοδος δοκιμής για την κατανομή μεγέθους σωματιδίων της συνθετικής σκόνης διαμαντιού

Οι μέθοδοι ανίχνευσης της κατανομής μεγέθους σκόνης διαμαντιού περιλαμβάνουν κυρίως τη μέθοδο εικόνας, τη μέθοδο καθίζησης, τη φυγόκεντρη μέθοδο, τη μέθοδο λέιζερ, τη μέθοδο Coulomb κ.λπ.

 

1. Μέθοδος εικόνας
Η μέθοδος εικόνας είναι μια μέθοδος για την ανίχνευση του μεγέθους των κόκκων της σκόνης διαμαντιού με αναλυτή εικόνας σωματιδίων.
Ο αναλυτής εικόνας σωματιδίων αποτελείται γενικά από οπτικό μικροσκόπιο, κάμερα, υπολογιστή και λογισμικό ανάλυσης. Όταν εκτελείται η μέτρηση μεγέθους σωματιδίων, το δείγμα μετατρέπεται σε δείγμα παρατήρησης με διαφάνειες και γλυκερίνη, στη συνέχεια τοποθετείται σε οπτικό μικροσκόπιο για παρατήρηση και η εικόνα του δείγματος λαμβάνεται με κάμερα και στη συνέχεια μεταφέρεται στον υπολογιστή για ανάλυση μεγέθους σωματιδίων μέσω λογισμικού ανάλυσης (όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα).

Τα πλεονεκτήματα της μεθόδου εικόνας είναι η διαισθητική ανίχνευση, η ανάλυση της μορφολογίας των σωματιδίων και ούτω καθεξής. Τα μειονεκτήματα της μεθόδου εικόνας είναι η μικρή ποσότητα δείγματος, η κακή αναπαράσταση των αποτελεσμάτων των δοκιμών, η κουραστική λειτουργία και η πολύ χρονοβόρα λειτουργία.

2. Μέθοδος διακανονισμού
Η μέτρηση μεγέθους σωματιδίων με καθίζηση είναι ένα όργανο και μέθοδος για τη μέτρηση της κατανομής μεγέθους σωματιδίων με το ρυθμό καθίζησης των σωματιδίων στο υγρό. Μια μέθοδος για τη μέτρηση της κατανομής μεγέθους της σκόνης διαμαντιού σύμφωνα με την ταχύτητα καθίζησης σωματιδίων με διαφορετικά μεγέθη σωματιδίων σε υγρά.

Η βασική του διαδικασία είναι να βάλει το δείγμα σε ένα συγκεκριμένο υγρό για να δημιουργήσει μια ορισμένη συγκέντρωση εναιωρήματος, τα σωματίδια στο εναιώρημα θα καθιζάνουν υπό τη δράση της βαρύτητας.

 

Η ταχύτητα καθίζησης των σωματιδίων σχετίζεται με το μέγεθος των σωματιδίων. Η ταχύτητα καθίζησης των μεγάλων σωματιδίων είναι γρήγορη και αυτή των μικρών σωματιδίων είναι αργή. Η ταχύτητα καθίζησης των σωματιδίων αντανακλάται έμμεσα με τη μέτρηση του ρυθμού αλλαγής της έντασης του φωτός σε εναιώρημα σε διαφορετικούς χρόνους και υπολογίζεται η κατανομή μεγέθους των σωματιδίων. Ωστόσο, είναι δύσκολο να μετρηθεί άμεσα η ταχύτητα καθίζησης των σωματιδίων στην πραγματική διαδικασία μέτρησης. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται συνήθως για τη μέτρηση του ρυθμού μεταβολής της συγκέντρωσης του εναιωρήματος σε βάθος κάτω από το επίπεδο του υγρού για τον έμμεσο προσδιορισμό της ταχύτητας καθίζησης των σωματιδίων και στη συνέχεια για τη μέτρηση της κατανομής μεγέθους σωματιδίων των δειγμάτων.

3. Φυγοκέντρηση
Για λεπτότερα σωματίδια, η μέθοδος καθίζησης με βαρύτητα χρειάζεται μεγαλύτερο χρόνο καθίζησης και επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τη συναγωγή, τη διάχυση, την κίνηση Brown και άλλους παράγοντες κατά τη διάρκεια της διαδικασίας καθίζησης, γεγονός που οδηγεί σε μεγαλύτερο σφάλμα μέτρησης.

 

Για να ξεπεραστούν αυτά τα προβλήματα, χρησιμοποιείται συνήθως η μέθοδος φυγοκεντρικής καθίζησης. Το δοχείο καθίζησης τοποθετείται σε έναν περιστρεφόμενο δίσκο υψηλής ταχύτητας για να επιταχύνει την ταχύτητα καθίζησης των σωματιδίων, μειώνοντας έτσι σημαντικά τον χρόνο μέτρησης, βελτιώνοντας την ακρίβεια μέτρησης και καθιστώντας δυνατή την ανίχνευση εξαιρετικά λεπτών σωματιδίων. Οι φυγοκεντρικοί αναλυτές μεγέθους σωματιδίων λειτουργούν πλέον σε ταχύτητες άνω των 20,000 σ.α.λ. Το όριο ανίχνευσης είναι νανόμετρο.

4. Μέθοδος λέιζερ
Η μέθοδος λέιζερ μετρά την κατανομή μεγέθους με βάση το φυσικό φαινόμενο που τα σωματίδια διασκορπίζουν το φως. Στην πρακτική εφαρμογή, τα δεδομένα μέτρησης είναι σταθερά λόγω του σύντομου χρόνου μέτρησης, ειδικά για το μέγεθος σωματιδίων μικρότερο από 150. Η μέτρηση μΜ σκόνης έχει αναγνωριστεί στην πρακτική εφαρμογή.

5. Μέθοδος Kurt
Η μέθοδος Kurt, γνωστή και ως μέθοδος αντίστασης, χρησιμοποιεί την αρχή της αντίστασης σε μικρές οπές. Όταν το μικροσωματίδιο διέρχεται από μια μικρή τρύπα, το μικροσωματίδιο καταλαμβάνει μέρος του χώρου στη μικρή οπή και εκκενώνει το αγώγιμο υγρό στη μικρή οπή, το οποίο αλλάζει την αντίσταση και στα δύο άκρα της μικρής οπής.

 

Το όργανο επεξεργάζεται αυτά τα σήματα αντίστασης και μετρά την κατανομή μεγέθους. Αυτή η μέθοδος μέτρησης είναι κατάλληλη για μετρήσεις δειγμάτων σκόνης με ομοιόμορφο μέγεθος σωματιδίων (δηλ. στενή κατανομή μεγέθους σωματιδίων) και για μετρήσεις του μεγέθους και του αριθμού των σπάνιων στερεών σωματιδίων στο νερό. Έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής ανάλυσης, της γρήγορης ταχύτητας μέτρησης και της απλής λειτουργίας. Υπάρχουν όμως και κάποιες ελλείψεις όπως το μικρό δυναμικό εύρος και το ανεπαρκές χαμηλότερο όριο μέτρησης.