Одновременное сочетание гравитационного осаждения и центрифугирования в приборе BI-XDC - это современная реализация двух принятых в технологии методов по определению размеров частиц. Использование рентгеновского излучения дает возможность получить прямые данные о распределении частиц по размерам вблизи критической точки для оптических методов – 1 мкм. Теперь, с помощью одного инструмента можно получить распределение частиц по размерам с высоким разрешением в диапазоне от 10 нанометров до 100 микрометров. Современный сканирующий детектор от Brookhaven и широкий диапазон скоростей вращения диска позволяет оптимизировать время анализа и расширяет круг образцов, которые можно исследовать на данном приборе. В приборе Bl-XDC не предусмотрены оптические поправки и нет ограничений на непрозрачность образцов, поскольку масса частиц детектируется на основании поглощения рентгеновских лучей.
Обычно время анализа составляет от 3 до 30 минут, оно зависит от диапазона размеров исследуемых частиц. Во время эксперимента на экран компьютера в реальном времени выводятся данные о его прохождении. Стандартные виды кривых распределения включают в себя интегральное и дифференциальное представление всех трех возможных распределений – линейного, поверхностного и массового (объемного). Координаты могут быть как линейными, так и логарифмическими. Для сравнения можно наложить друг на друга до 6 кривых распределения. Дополнительные способы вывода данных, например, в виде таблиц позволяют пользователю выбрать подходящий вид для автоматического составления отчетов. Меню работы с результатами различных экспериментов значительно облегчает процесс сравнения и составления отчетов по сериям экспериментов.
Интегральное и дифференциальное распределение частиц по размерам для смеси двух образцов оксида кремния
Сравнение интегральных кривых распределения частиц по размерам для шести образцов
Взвесь частиц в жидкости, обладающей более низкой плотностью, чем сами частицы, со временем обязательно осядет на дно. И в гравитационном режиме и при центрифугировании более крупные частицы двигаются быстрее, чем более мелкие. Поскольку в процессе оседания частицы разделяются по размерам, то данный метод анализа распределения частиц подходит для анализа сложных смесей. Создаваемого в данном методе градиента концентраций вполне достаточно для построения распределения частиц по размерам с высоким разрешением. Явление седиментации описывается законом Стокса. При условии, что все частицы начинают оседать одновременно и находятся в равных условиях по мере оседания, можно получить простое решение уравнения Стокса для времени t, за которое сферическая частица с диаметром d, перемещается по поверхности вращающейся жидкости от начального радиуса Rj до радиуса Rd составляет:
где: ω – угловое ускорение,
Δρ – разница между плотностями частицы и жидкости,
η – вязкость жидкости.
Прибор BI-XDC предназначен для решения широкого круга задач, связанного с определением с высоким разрешением распределения частиц по размерам в области от 0,01 до 100 мкм, включая исследования и контроль качества: