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100 questões sobre granulometria

Respostas para as questões mais relevantes sobre granulometria.


1 – Quais são os conceitos fundamentais de análises de partículas ?

As partículas são pequenas substâncias particuladas com um certo tamanho e forma,  incluindo  partículas sólidas, gotículas líquidas e bolhas de gás.
Entre elas, os pós são compostos de partículas sólidas, enquanto a névoa no ar e as gotas de óleo na água podem ser consideradas como partículas líquidas. As bolhas no líquido são partículas formadas por ar ou gás, embora as partículas pareçam pequenas por observação, cada uma delas contém uma enorme quantidade de moléculas e átomos.
Os tamanhos das partículas são geralmente definidos na faixa de 1 nm – 1 mm

 

2 – Quais são as classificações baseadas nos tamanhos das partículas ?

Existem muitas maneiras de classificar as partículas. Com base no tamanho das partículas, as partículas podem ser classificadas em:

1 – nanopartículas (1-100 nm),
2- partículas sub-micrométricas (0,1-1 µm),
3 – micropartículas (1-100 µm)
4 – partículas grossas (100 –1000 µm).

A faixa de tamanho para as partículas abaixo pode variar em diferentes campos, de pesquisas a indústrias.

 

3. O que é tamanho de partícula, pó e distribuição de tamanho da partícula?

O tamanho da partícula indica quão pequena (ou grande) é uma partícula. A unidade é geralmente μm ou nm. Às vezes, mm é usado como a unidade para certos campos onde as partículas são relativamente grandes. O diâmetro é geralmente usado para descrever o tamanho das partículas.
O pó é uma pilha de partículas sólidas que são as unidades de pós. A distribuição do tamanho de partícula é caracterizada como uma porcentagem do número de partículas em uma faixa de tamanho específico em comparação com o número total de partículas. A distribuição do tamanho das partículas pode ser expressa de várias maneiras com base em diferentes critérios, incluindo número, diâmetro, área, volume e massa. A distribuição do tamanho de partícula com base no volume é a mais usada.

 

4. Quais são os métodos para apresentar a distribuição de tamanho de partículas ?

(1) Tabelas: A faixa de tamanho e a porcentagem correspondente de distribuição de tamanho de partícula são dadas em uma tabela. A porcentagem pode ser fornecida como valores de intervalo ou valores cumulativos. Tabelas são o método mais utilizado para mostrar distribuições de tamanho de partículas.
(2) Gráficos: Diferentes tipos de gráficos, incluindo histograma, perfil de frequência e perfil cumulativo, também são amplamente usados ​​para mostrar as distribuições de tamanho de partícula.
(3) Funções: Funções matemáticas podem ser usadas para expressar distribuições de tamanho de partícula. Funções comumente usadas incluem distribuição normal, distribuição normal logarítmica e funções de distribuição R-R.

5. Qual a importância da medida do tamanho das partículas ?

O tamanho das partículas é a principal característica dos materiais em pó e está associada a reações de cimento na água, ligando força e cobertura de revestimentos, capacidade de baterias de lítio, taxa de decomposição de produtos farmacêuticos, eficiência de filtragem dos filtros, permeabilidade magnética, coercividade de materiais magnéticos, eficiência e residual de pesticidas, atmosfera e poluição ambiental, etc. A medição do tamanho de partícula é uma parte básica e importante na produção, aplicação e investigação de materiais em pó.

 

 

6. O que é diâmetro equivalente de uma partícula ?

Diâmetro equivalente da partícula: quando uma partícula exibe propriedades físicas iguais ou semelhantes, como volume, peso ou velocidade de sedimentação como uma partícula esférica do mesmo material, o diâmetro da partícula esférica pode ser usado para representar o tamanho da partícula. Existem diferentes tipos de diâmetros de partículas equivalentes:
(1) o diâmetro do volume: O diâmetro de uma partícula esférica  que tenha o mesmo volume da partícula medida da mesma substância. O diâmetro do volume pode ser obtido por um método de espalhamento a laser.
(2) o diâmetro de sedimentação: o diâmetro de uma partícula esférica que mostra a mesma velocidade de sedimentação que a partícula medida da mesma substância. O diâmetro de sedimentação pode ser medido por sedimentação por gravidade ou por métodos de sedimentação centrífuga. Também é conhecido como diâmetro de Stokes.
(3) o diâmetro da resistência: o diâmetro de uma partícula esférica que tem a mesma resistência que a partícula medida da mesma substância. Pode ser medido pelo método Coulter.
(4) o diâmetro da área de projeção: o diâmetro de uma partícula esférica que dá a mesma área de projeção que a partícula medida da mesma substância. Este tipo de diâmetro pode ser obtido por imagem microscópica.

 

7. Porque usamos o diâmetro equivalente das partículas ?

Como sabemos, o diâmetro só pode ser usado para descrever simples e diretamente o tamanho de um círculo ou esfera. Podemos usar o diâmetro para descrever o tamanho de uma partícula? A resposta é não. Isto é porque na vida real a maioria das partículas (particularmente partículas sólidas) não são esféricas. Portanto, o diâmetro não pode ser usado diretamente para descrever o tamanho dessas partículas. Assim, o conceito de diâmetro de partícula equivalente é introduzido para descrever simplesmente o tamanho de partículas não esféricas. No diagrama abaixo, D é o diâmetro de partícula equivalente.

 


8. Qual o papel e o significado do D50 ?

D50 é o tamanho de partícula correspondente quando a porcentagem acumulada chega a 50%. D50 é também chamado de diâmetro mediano de partícula ou tamanho médio de partícula. Por exemplo, para uma amostra de pó com D50 = 5 μm, significa que há 50% de partículas maiores que 5 μm e 50% de partículas menores que 5 μm. D50 é uma característica típica usada para representar o tamanho médio de partícula na produção e aplicação de materiais em pó.

9. Qual o papel e o significado do D97 ?
D97 é o tamanho de partícula correspondente quando a percentagem cumulativa atinge 97%, isto é, 97% das partículas menores que D97 e 3% de as partículas maiores que D97. D97 é geralmente usado para mostrar o tamanho de partículas grossas na produção e aplicação de materiais em pó. D95 ou D98 é às vezes usado em outras aplicações para indicar o tamanho de partículas grossas.

10. Qual a definição de D [4,3] e D [3,2] ?

Ambos D [4,3] e D [3,2] representam tamanho médio das partículas baseado no volume. O nome completo de D [4,3] é “tamanho médio baseado em massa e volume”, abreviado como “tamanho médio do volume”. É calculado multiplicando o tamanho médio de partícula e a percentagem de distribuição correspondente numa pequena zona e depois adicionando-os, isto é, D [4,3] = (f1.D1 + f2.D2 + f3.D3 +…). D [3,2] é “tamanho médio baseado no volume e na área ”, abreviado como“ tamanho médio da área ”. É calculado dividindo a percentagem de distribuição numa pequena zona com o tamanho médio de partícula correspondente e depois somando, isto é, D [3,2] = 100 ÷ (f1 ÷ D1 + f2 ÷ D2 + f3 ÷ D3 +… _. Onde Di é o tamanho médio de partícula para a zona i e fi é a porcentagem de distribuição na zona i.

 

11. Quais os tipos de tamanhos médios baseados nas aplicações ?

Muitos métodos podem ser usados ​​para calcular o tamanho médio das partículas para caracterizar o tamanho médio de uma amostra. No entanto, qual método é melhor para obter o tamanho médio adequado para determinadas aplicações?
Por exemplo, para duas esferas com diâmetros de 1 e 10, se você estiver interessado apenas no número, o tamanho médio pode ser calculado com base nos diâmetros. O resultado é D [1,0] = (1 + 10) / 2 = 5,5. No entanto, se você estiver interessado no volume, que é uma função do diâmetro do cubo (d3), assumindo que o volume da esfera com diâmetro de 1 é 1, o volume da esfera com diâmetro de 10 será 1000. Isso é para digamos, a grande esfera ocupa 99,9% do volume total. Nesse caso, D [4,3] é melhor para descrever o tamanho médio do volume da partícula:

D [4,3] pode representar o volume do sistema mais correto. Isso é muito importante para produções industriais. No entanto, para uma sala limpa usada para circuitos integrados de larga escala, o número de partículas é o mais importante. Se uma partícula se sedimentar em um wafer de silício, uma falha é gerada e todo o produto será abandonado. Nessa situação, uma técnica de contagem de partículas que pode medir o número de partículas deve ser usada para medir o tamanho das partículas, com o tamanho médio expresso em D[1,0], porque o tamanho de uma partícula não é um parâmetro importante. Portanto, determinar qual tipo de tamanho médio de partícula é mais adequado para seu uso é baseado em suas necessidades reais.

 

12. Quais os tipos de distribuições de tamanhos de partículas ?

A medição do tamanho das partículas pode ser realizada com base em diferentes parâmetros, incluindo número, comprimento, área, volume e massa.
As distribuições de tamanho das partículas de diferentes critérios podem variar consideravelmente. Com base em artigos publicados em << New Scientist >> em 13 de outubro de 1991, os cientistas traçaram objetos feitos pelo homem no espaço que se moviam ao redor da Terra e os categorizavam em vários grupos (veja a tabela abaixo) . A terceira coluna mostra a porcentagem com base no número, indicando que a maior porcentagem é para partículas pequenas com base nesse método de cálculo, com 99,3% para partículas de 0,1-1 cm. Na quarta coluna com base na porcentagem de volume, no entanto, mostra que a maioria das partículas são partículas grandes com base nesse método de cálculo. Outra conclusão pode ser feita, ou seja, quase todos os objetos (99,96%) estão no intervalo de tamanho de 10 cm ~ 1000 cm. Portanto, fica claro que existe uma grande diferença entre a distribuição do tamanho do número e a distribuição do tamanho do volume. Ao calcular o tamanho médio, notamos que o diâmetro médio do número é de 1,6 cm, enquanto o diâmetro médio do volume é de cerca de 50 cm. Portanto, há uma enorme diferença entre tamanhos médios calculados a partir de diferentes métodos. Eles estão todos corretos, mas representam características diferentes de amostras de pó de diferentes aspectos.

 

13 . Quais os métodos usuais para medidas do tamanho das partículas ?

Alguns métodos são usualmente usados para medir o tamanho das partículas. Esses métodos incluem dispersão de laser (mm, μm, nm), dispersão de luz dinâmica (nm), imagem microscópica dinâmica e estática (μm, tamanho e morfologia), sedimentação por gravidade ou centrifugação (μm, nm), método Coulter (resistência) (μm),microscopia eletrônica (μm, nm), ultra-som (μm), método de permeação de gás (tamanho médio, μm) e método de peneiramento (> 38 μm). As técnicas mais utilizadas são a dispersão a laser, a dispersão dinâmica de luz e métodos de imagem microscópicos.

 

14. Quais as vantagens e desvantagens dos métodos de dimensionamento de partículas ?

(1) Dispersão do laser: Vantagens: operação simples, medição rápida, ampla faixa de medição, boa repetibilidade e precisão, podem ser usadas para medição on-line e medição de método a seco; Desvantagens: Em óptica antiga,  há baixa resolução.

(2) Imagem dinâmica: Vantagens: operação simples, imagem e análise rápidas, boa repetibilidade e precisão, podem ser usadas para medir partículas maiores, análise morfológica para circularidade e relação comprimento-diâmetro. Desvantagens: não pode ser usado para medir partículas finas (por exemplo, <2 μm)

(3) Imagem estática: Vantagens: baixo custo, imagem clara, análise morfológica para circularidade e relação comprimento-diâmetro; Desvantagens: operação complicada, análise lenta, não pode ser usada para medir partículas finas (por exemplo, <2 μm).

(4) Microscopia eletrônica: Vantagens: análise precisa do tamanho e morfologia das nanopartículas e partículas ultrafinas, imagem clara com textura superficial visível, alta resolução, uma técnica padrão para caracterizar o tamanho das nanopartículas; Desvantagens: Má representação para toda a amostra, instrumento muito caro.

(5) Método de foto-resistência: Vantagens: medição rápida, medição de partículas de baixa concentração em líquido ou gás, alta resolução, apenas pequena quantidade de amostra necessária; Desvantagens: sistema de entrada de amostra complicado, não adequado para partículas <1 μm.

(6) Método de resistência elétrica: Vantagens: conceito claro para o diâmetro equivalente, análise rápida, boa precisão; Desvantagens: não é adequado para partículas ultrafinas e amostras com ampla distribuição de tamanho de partícula, difícil de alterar a abertura e manter o instrumento.

(7) Sedimentação: Vantagens: execução contínua de instrumentos e baixo custo. Desvantagens: tempo de medição muito longo, perca de dados de aquisição para faixas maiores, operação complicada.

(8) Peneiramento: Vantagens: simples, direto, geralmente utilizado para partículas> 38 μm (malha 400); Desvantagens: não pode ser usado para partículas ultrafinas, Os resultados são claramente afetados em grande parte por: operador (erro humano), mudança de poros das peneiras, posição da partícula com relação a abertura da malha e falta de registro de dadoss para gestão de qualidade ISO.

(9) Dispersão de luz dinâmica: Vantagens: medição de partículas com uma ampla gama de tamanhos (nm a sub-micron), análise rápida, boa repetibilidade, operação simples. Desvantagens: erro relativamente grande ao medir partículas com distribuições de tamanho amplo.

(10) Ultrassom: Vantagens: medir polpas concentradas diretamente no local, sem necessidade de diluir as amostras. Desvantagens: baixa resolução, baixa precisão e repetibilidade, consideravelmente afetadas por fatores ambientais.

15. Qual o papel da distribuição de frequências e distribuição cumulativa ?

A distribuição de frequência também é denominada como distribuição de zona ou distribuição diferencial. Indica a percentagem do número de partículas entre dois tamanhos em comparação com o número total de partículas. Distribuição cumulativa também é chamada como distribuição de integração. Descreve a porcentagem das partículas menores (ou maiores) de um determinado tamanho comparado ao número total das partículas. A distribuição cumulativa é obtida pela soma das distribuições de frequência.

16. Qual o cálculo da repetibilidade e erros ?

Repetibilidade é o erro entre os resultados obtidos a partir de múltiplas medições da mesma amostra nas mesmas condições. As condições para testes de repetibilidade incluem o mesmo processo de medição, o mesmo operador, os mesmos parâmetros, o mesmo local, o mesmo instrumento e várias medições em um curto período. A repetibilidade é o principal critério para avaliar a confiabilidade do instrumento e a estabilidade do método de medição. O erro de repetibilidade é calculado da seguinte forma:

σ=   

onde n é o número de medições (geralmente n ≥ 10);

 

xi é o resultado de cada medição; x é o valor médio das medições; σ é o desvio padrão.

A repetibilidade ou reprodutibilidade é:


É declarado na ISO13320 que os erros de repetibilidade permitidos para instrumentos de espalhamento a laser são D10 ≤ 5%, D90 ≤ 5%, D50 ≤ 3%.
Se as partículas forem menores que 10 μm, o permitido erros de repetibilidade podem ser duplicados.

17. Qual é a importância da repetibilidade?

A repetibilidade é uma evidência importante usada para avaliar o status atual do instrumento. A boa repetibilidade indica que todas as partes do instrumento, incluindo laser, detector, sistema de transmissão de sinal, sistema de controle, sistema de amostragem e software, são estáveis ​​e normais e o ambiente de operação do instrumento é adequado. O instrumento pode ser usado com sucesso para medir o tamanho das partículas nas condições atuais de operação. Se a repetibilidade não for boa, isso sugere que há um problema (ou problemas) com o instrumento. Neste caso, as partes do instrumento, incluindo laser, detector, sistema de transmissão de sinal, sistema de controle, sistema de amostragem e software, e o ambiente de operação, incluindo tensão, exposição direta à luz do sol, vibração e interferência eletromagnética, deve ser examinado com cuidado. O instrumento só pode ser usado novamente até que as causas de repetibilidade ruim sejam encontradas e corrigidas.

18. O que é reprodutibilidade? Qual é a diferença entre repetibilidade e reprodutibilidade?

Reprodutibilidade é o desvio dos resultados obtidos quando a mesma amostra é medida continuamente por várias vezes com condições de medição alteradas. Para avaliar a reprodutibilidade, pelo menos um dos parâmetros abaixo deve ser variado:
(1) tempo de medição;
(2) nova amostra;
(3) operador diferente;
(4) instrumento diferente;
(5) lugar diferente.

O ponto comum entre repetibilidade e reprodutibilidade é avaliar a estabilidade e confiabilidade do instrumento e os métodos de medição através de múltiplas medições. A diferença é que as mesmas condições e até mesmo a mesma amostra no instrumento são utilizadas para testes de repetibilidade, visando principalmente avaliar a estabilidade atual do instrumento e do ambiente. Entretanto, para testes de reprodutibilidade, as condições de medição como tempo de medição, operador e amostragem devem ser variadas. É usado principalmente para avaliar a estabilidade a longo prazo do instrumento, a confiabilidade do método de amostragem e o efeito de diferentes operadores, e assim por diante. Em aplicações práticas, tanto a repetibilidade quanto a reprodutibilidade devem ser avaliadas regularmente, a fim de para garantir que o instrumento e o ambiente operem normalmente.

19. Qual a importância de avaliar a reprodutibilidade do instrumento ?

Para instrumentos de dimensionamento de partículas, a avaliação da reprodutibilidade é importante em vários aspectos como;
(1) compreender a estabilidade a longo prazo do instrumento;
(2) avaliar a estabilidade dos métodos de amostragem;
(3) avaliar o grau de padronização dos procedimentos de operação;
(4) avaliar a consistência dos parâmetros de configuração do instrumento;
(5) avaliar os efeitos do ambiente no instrumento.
Amostra padrão (ou materiais de referência) devem ser usadas para a avaliação da reprodutibilidade.
Não importa qual amostra padrão é usada, no entanto, é importante garantir que a qualidade da amostra padrão seja estável. A reprodutibilidade é geralmente avaliada a cada três meses e o resultado é comparado com o resultado previamente avaliado. Se o erro de reprodutibilidade estiver dentro do intervalo requerido, isso sugere que não há mudanças com relação ao instrumento, amostragem, operação, parâmetros e ambiente, e os resultados dos testes são objetivos e válidos. Se este não for o caso, as causas devem ser encontradas e endereçadas.

20. Quais os fatores que afetam a repetibilidade e a reprodutibilidade ?

(1) Qualidade do instrumento: se o laser, detector, sistema de transmissão de sinal, sistema de controle, sistema de amostragem e software funcionam normalmente.
(2) Processo de operação: incluindo branco ( background ) , parâmetro de software, temperatura do meio, quantidade e tipo de agentes dispersantes, tempo de dispersão ultrassônica e limpeza e névoa da célula de amostragem.
(3) Amostragem, incluindo a obtenção de amostras de fábrica e a concentração de amostras em laboratório.
(4) Condições ambientais, incluindo tensão, temperatura, vibração, interferência eletromagnética e assim por diante.
(5) Amostras: as propriedades como fragilidade, dissolução, agregação podem afetar a repetibilidade e a reprodutibilidade.

21. Quais são os desvios permitidos de repetibilidade e reprodutibilidade?

De acordo com o padrão internacional para espalhamento de laser ISO13320-2016, os erros (desvios) de repetibilidade e reprodutibilidade são avaliados pelos valores típicos D10, D50 e D90. Com base nesta norma, atende aos critérios se o desvio de D50 ≤ 3% e D10 & D90 ≤ 5%.
O padrão também fornece as condições necessárias para avaliar a repetibilidade e reprodutibilidade:

(1) A relação do maior diâmetro para o menor diâmetro na amostra ≤ 10: 1;
(2) Pegue 5 amostras e meça 5 vezes;
(3) Os desvios de repetibilidade e reprodutibilidade podem ser duplicados para a amostra com tamanhos de partículas <10 μm. Neste caso, é qualificado quando D50 é ≤ 6% e D10 e D90  são ≤ 10%.

 

22. Qual a precisão e método de cálculo no dimensionamento de partículas?

De acordo com a norma internacional ISO 13320-2016 para dimensionamento de partículas por instrumento a laser, a precisão no dimensionamento de partículas é o erro entre o valor medido e o valor padrão para a amostra padrão. As seguintes regras se aplicam:
(1) No intervalo de D10 – D30, o valor de distribuição acumulado comparado com o valor padrão da amostra padrão não é superior a 3%.
(2) Na faixa de D30 a D7, o valor da distribuição cumulativa comparado ao valor padrão da amostra padrão não é maior que 2,5%.
(3) No intervalo de D70 – D90, o valor da distribuição cumulativa em comparação com o valor padrão da amostra padrão não é superior a 4%.

23. A relação entre malha e mícron (μm)?

Malha é a unidade para medir o tamanho dos furos de uma peneira, definida como o número de furos por polegada em uma peneira. Quanto maior o número da malha, menores os furos. Como os padrões em diferentes países são diferentes, a conversão de malha para mícron também é diferente.

A tabela abaixo mostra a conversão de malha e micron (apenas para referência).

Malha μm Malha μm Malha μm Malha μm
20 850 70 212 270 53 1000 13
25 710 80 180 325 45 1250 10
30 600 100 150 400 38 1670 8,5
35 500 120 125 450 32 2000 6,5
40 425 140 106 500 28 5000 2,5
45 355 170 90 600 23 8000 1,5
50 300 200 75 700 20 10000 1,3
60 250 230 63 800 18 12000 1,0

 

24. Densidade solta, densidade de compactação e taxa de compressão

Densidade solta: De acordo com o padrão, quando uma amostra de pó é preenchida em um recipiente, plana no topo, a razão entre a massa do pó e o volume do recipiente é definida como densidade solta. Indica a massa do pó que pode ser adicionado ao recipiente por volume sob condições normais.

Densidade batida: De acordo com o padrão, quando uma amostra de pó é preenchida em um recipiente e o mesmo é vibrado em certa amplitude e frequência, esse processo pode ajudar a remover o ar entre os pós. Depois de atingir o tempo de vibração necessário, a amostra é achatada até a borda do vaso e a razão entre a massa do pó e o volume do recipiente é definida como densidade compactada. A densidade de compactação indica a massa de pós preenchidos no recipiente por volume após a exclusão do ar dos pós. Os dados de densidade solta e densidade de compactação são freqüentemente usados ​​para o projeto de vasos, bolsas e tanques para armazenamento de pó.

Taxa de compressão: é a relação entre a diferença entre a densidade batida e a densidade solta e mostra a grau da redução do volume da perda para a estado da batida.

 

25. Ângulo de descanso, ângulo de colapso, diferença de ângulo e ângulo plano

Ângulo de repouso: Sob o estado de equilíbrio estático, o ângulo entre a inclinação de uma pilha de pó e a superfície plana é chamado de ângulo de repouso. O ângulo de descanso é medido quando os pós caem para uma superfície através da gravidade de uma determinada maneira e uma pilha em forma de cone é formada. Indica a fluidez dos pós. Quanto menor o ângulo de descanso, melhor a propriedade de fluxo dos pós.

Ângulo de colapso: Depois de medir o ângulo de descanso, uma força externa é aplicada à pilha de pó, levando ao colapso da pilha. O ângulo entre a inclinação da pilha colapsada e a superfície plana é definido como ângulo de colapso.

Diferença de ângulo: significa a diferença entre o ângulo de descanso e o ângulo de colapso. Quanto maior a diferença angular, melhor a propriedade de fluxo dos pós.

 

26. Qual é a incerteza de uma amostra padrão?

A incerteza é definida como um parâmetro que está associado à medição dos resultados e caracteriza razoavelmente a distribuição dos resultados da medição. Com base na definição, incerteza está relacionado à medição de resultados e é usado para caracterizar o grau de distribuição dos resultados. Pode ser descrito usando um número ou quantidade e, portanto, é um conceito quantificador. Para uma amostra padrão, a incerteza consiste em três partes: a incerteza resultou da falta de homogeneidade do padrão, a incerteza da instabilidade do padrão e a incerteza durante o processo de medição da amostra padrão. A incerteza padrão combinada, dada como uc, pode ser obtida a partir do método da raiz quadrada e quadrada da incerteza e somando-se juntos. A incerteza padrão combinada pode ser multiplicada por um fator (chamado “fator inclusivo”), gerando uma incerteza estendida ou incerteza total, U. Ao mencionar a incerteza estendida, o fator inclusivo (k) deve ser dado. O valor k está associado à probabilidade e liberdade de posicionamento.

 

27. O que é circularidade?

Circularidade indica quão próxima uma projeção de partículas é de um círculo. A circularidade (e) pode ser calculada multiplicando a área de projeção (A) com 4π e é dividido com quadratura de circunferência (L), isto é, e = (A * 4π) / (L2).
Indica uma esfera quando e = 1. Quanto menores os valores de e, maior a diferença entre a partícula e um círculo. Por exemplo, e é 1,0 para um círculo e é π / 4 (cerca de 0,79) para um quadrado. A circularidade é (π * √ 3/9, cerca de 0,60, para um triângulo regular.

 

28. Qual a relação de aspecto ?

É a relação entre o diâmetro longo e a média dos diâmetros curtos.

 

29. O que são sinais do branco ( background ) ?

Antecedentes são sinais formados no detector após o laser passar através de uma célula de amostra e do meio limpo. As principais causas dos sinais de fundo podem ser atribuídas à refração / reflexão do laser durante o percurso do laser através do ar, do meio e da célula da amostra, além da possível poluição da lente, do meio e do vidro da amostra. O propósito de medir o fundo é remover esses sinais fixos e não relacionados à amostra dos sinais da amostra durante as medições da amostra. Isso elimina o efeito dos fatores além da dispersão de amostra de luz nos resultados de medição. Garante a precisão e confiabilidade dos resultados de medição.

30. Quais são os fatores que afetam os sinais do branco ( brackground ) ?

Para ter um bom status de fundo, um analisador de tamanho de partículas a laser deve possuir os seguintes cinco pontos ao mesmo tempo: valor baixo (1-3), comprimento curto (dentro de 20 canais), formato inclinado (diminuindo gradualmente a partir da esquerda) (posicionado no lado esquerdo do eixo) e estabilidade. Os fatores que afetam o estado de segundo plano de um analisador de tamanho de partículas a laser incluem:

(1) mau alinhamento;
(2) partículas de poeira ou névoa na parede celular;
(3) impureza no meio;
(4) laser envelhecido.

Além disso, várias coisas, como  partículas de poeira no ar, lentes não limpas, também podem levar a um estado de fundo incomum. Se ocorrer um contexto incomum, deve-se verificar primeiro se a célula da amostra e a lente estão limpas, subsequentemente se há meio na célula da amostra e impureza no meio e se o alinhamento é bom. Se tudo isso for normal, o brilho do laser e a comunicação entre o instrumento e o computador devem ser verificados e descobrir se estão normais. O princípio de verificar e resolver os problemas deve ser da ordem de simples a complicado. Depois que as causas são identificadas, os problemas devem ser resolvidos imediatamente e garantir que o instrumento volte ao estado normal de trabalho. O instrumento pode então ser usado para medir o tamanho das partículas. Se as razões para um fundo incomum não puderem ser localizadas, é necessário entrar em contato com o fabricante para obter ajuda.

 

31. Como determinar rapidamente se um analisador de tamanho de partículas a laser funciona normalmente?

Do ponto de usar o instrumento, se um analisador de tamanho de partícula a laser funciona normalmente pode ser determinado rapidamente observando o status de fundo. Se o valor de plano de fundo> 4 ou as alturas de coluna no histograma não estiverem no mesmo nível, isso indica um alinhamento ruim. Isso significa redução do brilho do laser se o valor de background for <0.3. Quando o comprimento do histograma de fundo é superior a 20 canais, significa que a célula de amostra não está limpa ou nebulosa e um procedimento de limpeza ou tratamento é necessário. Se houver sinais de fundo no lado direito da coordenada, é necessário verificar se a célula de amostra e o meio estão limpos. Os padrões de fundo de diferentes fabricantes podem ser diferentes. No entanto, todos eles funcionam da mesma maneira, onde o fundo são os sinais recebidos pelos detectores em ângulos diferentes depois que o laser passa pelo meio contendo o recipiente da amostra. Os padrões de fundo indicam diretamente se um instrumento está funcionando normalmente. Portanto, através da observação do estado de fundo, um julgamento rápido pode ser feito se o instrumento funcionar normalmente.

 O valor de IO é ok, o fundo é ok.

 

32. Qual a diferença entre o espalhamento de Mie e a difração de Fraunhofer?

A teoria de espalhamento de Mie é induzida a partir da teoria eletromagnética de Maxwell e descreve as soluções analíticas para o mecanismo de dispersão de luz de uma esfera. Esta teoria leva em conta as propriedades ópticas (índice de refração e coeficiente de absorção) da partícula e as propriedades ópticas o médio. Como resultado, pode dar origem a soluções analíticas precisas para amostras com diferentes propriedades ópticas, portanto, resultados mais precisos para dimensionamento de partículas. Esta teoria pode ser aplicada a partículas submicrométricas e grandes partículas com os diâmetros até mm. É a base teórica dos modernos instrumentos de dimensionamento de partículas a laser. Embora o cálculo na teoria de Mie seja complicado, essa barreira foi superada com o avanço das técnicas de computação. A teoria do espalhamento de Mie é agora adotada por quase todas as marcas de instrumentos de dimensionamento de partículas a laser.

A difração de Fraunhofer é a teoria óptica usada pelos primeiros instrumentos de dimensionamento de partículas a laser. É uma versão simplificada da teoria de Mie. Não considera o índice de refração, a absortividade e a refletividade das partículas e do meio circundante; portanto, o cálculo é simples e essa teoria é adotada pelos primeiros analisadores de tamanho de partículas a laser. Esta teoria pode descrever com precisão os resultados de difração para partículas> 25 μm (40 vezes de comprimento de onda do laser). No entanto, os erros são grandes para partículas <25 μm e quanto menores as partículas, maiores são os erros. A fim de comparar os dados com os obtidos nos instrumentos iniciais, a maioria dos atuais analisadores de tamanho de partículas a laser ainda mantém a difração de Fraunhofer como uma opção.

 

33. Quais as vantagens e desvantagens dos lasers de semicondutores ?

Lasers semicondutores, também chamados de diodos emissores de laser (LED), são um dos mais recentes desenvolvimentos em física de semicondutores na década de 1980. As vantagens destes diodos são pequenos em tamanho, leves, e altamente confiáveis com longa vida útil e baixo consumo de energia. Além disso, os lasers semicondutores adotam corrente constante de baixa tensão, dando origem a operação segura, baixa taxa de falha para fontes elétricas e baixo custo de manutenção. Atualmente, os lasers semicondutores estão entre os lasers mais usados. Outros tipos de lasers em algumas aplicações importantes foram gradualmente substituídos por lasers semicondutores.
Existem muitos tipos de lasers, incluindo lasers infravermelhos e vermelhos com comprimentos de onda longos e lasers verdes e azuis com comprimentos de onda mais curtos. Essas propriedades podem ser exploradas para ampliar o intervalo de tamanho das partículas a serem medidas com precisão aprimorada.
Como resultado, as propriedades direcional, monocrômica e de interferência desses lasers não eram ideais. Com o rápido avanço da ciência e da tecnologia, o desempenho dos lasers semicondutores alcançou um nível muito alto, com uma melhora significativa na qualidade do feixe de laser. Portanto, os lasers semicondutores são usados ​​como fonte de laser na maioria das marcas de instrumentos de medidas de tamanho de partículas a laser em todo o mundo.

 

34. Quais as vantagens e desvantagens do laser de He-Ne ?

O laser He-Ne é o primeiro laser inventado com a tecnologia mais madura e tem sido um dos lasers mais utilizados. Devido a diferentes níveis de energia em átomos gasosos, quando excitado por elétrons externos, o nível de energia salta e produz laser como resultado de radiação estimulada. O laser gerado pelo laser He-Ne é monocromático, com a flutuação do comprimento de onda apenas dentro de alguns nanômetros. Exibe um enorme comprimento coerente e não é afetado pela flutuação de temperatura. Juntamente com a função da cavidade ressonante, este laser apresenta boa propriedade de colimação com ângulos de dispersão apenas alguns miliradianos. Quando lasers monocromáticos, coerentes e de colimação são necessários, particularmente para medições precisas , o laser He-Ne tem sido amplamente utilizado. As principais desvantagens do laser He-Ne incluem alta voltagem (alguns milhares de tensões) de corrente contínua necessária, fonte de energia elétrica problemática e somente laser vermelho disponível e nenhum laser de outros comprimentos de onda, limitando assim as aplicações.

 

 

35. Qual o efeito da concentração da amostra no dimensionamento de partículas ?

Em geral, o dimensionamento de partículas é obtido pelo reconhecimento do sistema e pela recepção de sinais luminosos. A intensidade dos sinais luminosos é determinada pelo número de partículas em suspensão. Por exemplo, para o método do laser, quanto maior a concentração de partículas em uma suspensão, quanto mais fortes os sinais de luz são. No entanto, a dispersão múltipla concomitante é reforçada ao mesmo tempo, afetando os resultados da medição. Por outro lado, quando a concentração de partículas é baixa em suspensão, o fenômeno da dispersão múltipla é enfraquecido,mas também resultando em menor relação sinal-ruído e má representação de toda a amostra. Isso também afeta os resultados da medição. A situação é semelhante para outros métodos de dimensionamento de partículas. Portanto, concentrações de partículas adequadas são muito importantes para o dimensionamento de partículas.

 

36. Qual a função de alinhamento automático no dimensionamento de partículas a laser?

Há uma distância curta (cerca de 100 μm) do detector de pequeno ângulo até o centro do detector. O desvio ou distorção do sistema óptico, causado por vibração mecânica, expansão / contração por calor / baixa temperatura e superfície de mesa não plana, pode mover prontamente o feixe de laser do centro do detector para
o pequeno detector de ângulo. Isso resulta em saturação e, portanto, invalidação do detector. Isso leva ainda à incapacidade de detectar sinais de luz dispersos de partículas grandes, dando origem a resultados incorretos. O mecanismo de alinhamento automático no instrumento de dimensionamento de partículas pode garantir a sobreposição do centro do detector e do ponto focal da lente, permitindo a detecção das luzes dispersas de todos os ângulos. Isso garante resultados de medição precisos e confiáveis ​​e a resolução e precisão do analisador de tamanho de partículas a laser.
Quando o sistema óptico é desviado ou distorcido, o mecanismo de alinhamento será iniciado automaticamente pelo sistema. Isso garante a sobreposição do centro do detector e do ponto focal da lente, mantendo o analisador de laser sob a condição ideal e garantindo a precisão e a confiabilidade dos resultados de medição.

 

 

 

 

 

Outras questões serão adicionadas em breve