목차
밀의 종류
★입도 분석(particle size analysis) 장치
☆FOQELS
고농도 샘플의 입도분석 (Fiber Optic Quasi Elastic Light Scattering)
★입도 분석(particle size analysis) 장치
☆FOQELS
고농도 샘플의 입도분석 (Fiber Optic Quasi Elastic Light Scattering)
본문내용
기술을 도입하였고 이것은 테스트 시간을 짧게 할 뿐 아니라 기기의 반복성과 정확성을 증가시킨다.
☆Bill Law
Bill law는 빛의 세기와 입자의 양(전송될 수 있는 입자의 무게)사이의 관계를 나타낸다. 이 법칙은 입자 크기를 측정하기 위한 침전 방법의 기초 이론이다. 빛의 세기와 입자의 지름의 관계는 다음과 같다.
이것이 Bill law이다.
이 식에서,
K : 기기와 관련된 상수
n(D) : 빛의 경로 D ~ D+dD 까지 입자의 양
Io : 입사광의 세기
Ii : 현탁액을 통과하는 빛의 세기
측정 과정 동안 이 시스템은 샘플에 있는 다른 지름을 갖는 입자들이 측정 지역에 도달하는 시간을 측정하고 Stokes law에 따라 해당 시간에서의 현탁액을 통과하는 빛의 세기를 기록한다. 위 식을 통해 입자 분포를 얻을 수 있다. 계산법은 다음과 같다.
예를 들면, 샘플에 D1, D2, D3, D4(D1>D2>D3>D4)의 입자 지름을 갖는 입자들이 있다. 이것들의 양은 n1, n2, n3, n4이고 각각의 빛의 크기는 I1, I2, I3, I4이고 계산을 하면 아래와 같다.
위의 4개의 식중에서 두 개의 식을 서로 뺀 후 Di를 곱하면, 다음과 같다.
위의 식에 의하면, 입자의 양과 무게를 곱하면 식의 오른편이 되고 그런 지름을 갖는 입자들의 전체 무게를 알 수 있고 식의 좌측편에 따라 입자들의 상대적인 퍼센티지를 알 수 있다.
☆Stokes Law
침전 입도 분석기는 침전 속도를 이용하여 액체 속의 입자 크기 분포를 측정한다. 입자가 액체 속에서 침전할 때 중력(W), 부력(V), 저항력(FD)의 영향을 받는다. Newton의 운동 법칙에 따르면 입자의 운동 방정식은 아래와 같다.
이 식에서, M은 입자의 무게, M\'은 입자와 같은 부피를 갖는 액체의 무게, U는 입자의 속도, G는 중력 가속도, T는 시간, FD는 저항력이다. 중력, 부력, 저항력이 평형을 이루게 되면 입자의 침전 속도는 변하지 않게 되고 균일한 침전 상태에 있게 된다. 이에 대한 식은 다음과 같다.
이 식에서, D는 입자의 지름, ps는 샘플의 밀도, pf는 매게체의 밀도이다. 유체 역학에서 좀 더 쉽게 연구하고 표현하기 위해 Renault number를 이용한다.
Renault number Re는 유체가 흐를 때 내부의 힘과 저항력의 비율을 나타낸다. Re가 아주 작을 때, 이 비율은 무시할 수 있다. 이 때, 입자의 저항력은 액체의 저항력과 완전히 같게 된다. 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.
이 식에서, u는 입자의 침전 속도, η는 매게체의 점성 상수이다. 이것을 Stokes 저항식이라 부른다. 더 쉽게 하기 위해 저항 상수 개념을 도입하면 아래와 같다.
이 식에서, A는 유체의 운동 에너지, B는 입자의 운동 방향에서의 투영 영역이다.
Re가 아주 작을 때, 저항 상수는 아주 크게 된다. Re<0.2 일 때, 유체는 층류(laminar flow)에 있게 된다. 0.22000 일 때, 세찬 흐름(onflow) 지역에 있게 된다. Stokes law의 응용 범위는 층류 지역에서 이다. 식 (4)에 따르면, 침전하는 입자의 저항력은 침전 속도가 증가함에 따라 같이 증가하게 된다. 침전 속도가 어느 정도까지 증가하게 되면 중력과 저항력이 평형에 도달하게 되고 이 때, 식 (4)를 식 (6)에 대입하며 다음과 같이 된다.
이것이 Stokes law이다. Stokes law는 laminar flow 조건에서의 침전 속도와 입자의 지름 사이의 관계를 나타낸다. 이것은 입자의 크기를 측정하기 위한 침전 방법의 기초적인 이론이다.
☆MYTOS, 분체응용 건식 광회절 현장 실시간 측정 장치
지난 20년간 광회절 이론은 입도분석에 있어서 지배적인 기술로 자리 잡고 있으며, 초기에는, 실험실용 입도분석기와 현존했던 다양한 시료채취 장치를 이용하여 현장에 적용하였다. 오늘날에 있어서는 안정성이 인정된 광회절 핵심기술의 실험실장치인 HELOS와 증명된 건식 분산기 RODOS 의 병합을 산업 환경에 적절한 구성으로0.25 에서 3500 micron까지의 측정이 가능한 MYTOS장치를 개발하게 되었다. 또한 이 MYTOS는 전단면 이동채취장치인 TWISTER와의 병합으로 혁명적인 공정자동 입도분석장치를 완성하였고, 또한 시료공급 장치인 VIBRI와 결합되어 사용도 가능하도록 구성 되었다.
☆Submicron Particle Size Analyzer-90Plus (입도분석 및 분자량 측정)
○Rapid, Reliable and Accurate Analyses :
90Plus는 일상적인 초미세입자를 신속하게 측정할 수 있는 기기이다. Dynamic Light Scattering(DLS)원리를 이용하며, 대개 측정시간은
1-2분정도이다. PC는 내장형이며 Windows 프로그램을 사용할 수 있다.
30mW레이저가 기본으로 공급된다. 옵션으로 50mW 레이저도 이용할 수 있다. 옵션으로 분자량 측정 및 zeta potential측정장치를 함께 이용할 수 있으며, 나중에 이 옵션을 추가로 업그레이드할 수 있다.
○최신 업그레이드 기능 : 분자량 측정
- Proteins
- Synthetic polymers
- Dendrimers
- PEGs, Polysacchrides, etc.
○Two Scattering Angles :
대개 측정은 90도 각도에서 이루어진다. 그러나 사용자는 큰 입자들을 보다 잘 측정할 수 있는 15도 각도를 선택할 수도 있다.
○Principles of Operation :
적당한 wetting agent나 분산제를 사용하여 샘플을 0.01 - 0.1% v/v정도의 농도로 묽힌다. 약하게 응집이 되어 있는 것을 파괴시키기 위해서 때로는 초음파처리를 해 주는 것이 효과가 있다. 측정에 필요한 샘플양은 2 - 3ml정도이다. 간단한 알콜종류나 수용성 샘플의 경우에는 사각형의 일회용 플라스틱 셀을 이용할 수 있다. 샘플이 강한 solvent인 경우에는 둥근모양의 일회용 유리 셀을 이용할 수 있다. 셀과 샘플이 90Plus 내부온도로 평형이 이루어지는 데는 단지
☆Bill Law
Bill law는 빛의 세기와 입자의 양(전송될 수 있는 입자의 무게)사이의 관계를 나타낸다. 이 법칙은 입자 크기를 측정하기 위한 침전 방법의 기초 이론이다. 빛의 세기와 입자의 지름의 관계는 다음과 같다.
이것이 Bill law이다.
이 식에서,
K : 기기와 관련된 상수
n(D) : 빛의 경로 D ~ D+dD 까지 입자의 양
Io : 입사광의 세기
Ii : 현탁액을 통과하는 빛의 세기
측정 과정 동안 이 시스템은 샘플에 있는 다른 지름을 갖는 입자들이 측정 지역에 도달하는 시간을 측정하고 Stokes law에 따라 해당 시간에서의 현탁액을 통과하는 빛의 세기를 기록한다. 위 식을 통해 입자 분포를 얻을 수 있다. 계산법은 다음과 같다.
예를 들면, 샘플에 D1, D2, D3, D4(D1>D2>D3>D4)의 입자 지름을 갖는 입자들이 있다. 이것들의 양은 n1, n2, n3, n4이고 각각의 빛의 크기는 I1, I2, I3, I4이고 계산을 하면 아래와 같다.
위의 4개의 식중에서 두 개의 식을 서로 뺀 후 Di를 곱하면, 다음과 같다.
위의 식에 의하면, 입자의 양과 무게를 곱하면 식의 오른편이 되고 그런 지름을 갖는 입자들의 전체 무게를 알 수 있고 식의 좌측편에 따라 입자들의 상대적인 퍼센티지를 알 수 있다.
☆Stokes Law
침전 입도 분석기는 침전 속도를 이용하여 액체 속의 입자 크기 분포를 측정한다. 입자가 액체 속에서 침전할 때 중력(W), 부력(V), 저항력(FD)의 영향을 받는다. Newton의 운동 법칙에 따르면 입자의 운동 방정식은 아래와 같다.
이 식에서, M은 입자의 무게, M\'은 입자와 같은 부피를 갖는 액체의 무게, U는 입자의 속도, G는 중력 가속도, T는 시간, FD는 저항력이다. 중력, 부력, 저항력이 평형을 이루게 되면 입자의 침전 속도는 변하지 않게 되고 균일한 침전 상태에 있게 된다. 이에 대한 식은 다음과 같다.
이 식에서, D는 입자의 지름, ps는 샘플의 밀도, pf는 매게체의 밀도이다. 유체 역학에서 좀 더 쉽게 연구하고 표현하기 위해 Renault number를 이용한다.
Renault number Re는 유체가 흐를 때 내부의 힘과 저항력의 비율을 나타낸다. Re가 아주 작을 때, 이 비율은 무시할 수 있다. 이 때, 입자의 저항력은 액체의 저항력과 완전히 같게 된다. 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.
이 식에서, u는 입자의 침전 속도, η는 매게체의 점성 상수이다. 이것을 Stokes 저항식이라 부른다. 더 쉽게 하기 위해 저항 상수 개념을 도입하면 아래와 같다.
이 식에서, A는 유체의 운동 에너지, B는 입자의 운동 방향에서의 투영 영역이다.
Re가 아주 작을 때, 저항 상수는 아주 크게 된다. Re<0.2 일 때, 유체는 층류(laminar flow)에 있게 된다. 0.22000 일 때, 세찬 흐름(onflow) 지역에 있게 된다. Stokes law의 응용 범위는 층류 지역에서 이다. 식 (4)에 따르면, 침전하는 입자의 저항력은 침전 속도가 증가함에 따라 같이 증가하게 된다. 침전 속도가 어느 정도까지 증가하게 되면 중력과 저항력이 평형에 도달하게 되고 이 때, 식 (4)를 식 (6)에 대입하며 다음과 같이 된다.
이것이 Stokes law이다. Stokes law는 laminar flow 조건에서의 침전 속도와 입자의 지름 사이의 관계를 나타낸다. 이것은 입자의 크기를 측정하기 위한 침전 방법의 기초적인 이론이다.
☆MYTOS, 분체응용 건식 광회절 현장 실시간 측정 장치
지난 20년간 광회절 이론은 입도분석에 있어서 지배적인 기술로 자리 잡고 있으며, 초기에는, 실험실용 입도분석기와 현존했던 다양한 시료채취 장치를 이용하여 현장에 적용하였다. 오늘날에 있어서는 안정성이 인정된 광회절 핵심기술의 실험실장치인 HELOS와 증명된 건식 분산기 RODOS 의 병합을 산업 환경에 적절한 구성으로0.25 에서 3500 micron까지의 측정이 가능한 MYTOS장치를 개발하게 되었다. 또한 이 MYTOS는 전단면 이동채취장치인 TWISTER와의 병합으로 혁명적인 공정자동 입도분석장치를 완성하였고, 또한 시료공급 장치인 VIBRI와 결합되어 사용도 가능하도록 구성 되었다.
☆Submicron Particle Size Analyzer-90Plus (입도분석 및 분자량 측정)
○Rapid, Reliable and Accurate Analyses :
90Plus는 일상적인 초미세입자를 신속하게 측정할 수 있는 기기이다. Dynamic Light Scattering(DLS)원리를 이용하며, 대개 측정시간은
1-2분정도이다. PC는 내장형이며 Windows 프로그램을 사용할 수 있다.
30mW레이저가 기본으로 공급된다. 옵션으로 50mW 레이저도 이용할 수 있다. 옵션으로 분자량 측정 및 zeta potential측정장치를 함께 이용할 수 있으며, 나중에 이 옵션을 추가로 업그레이드할 수 있다.
○최신 업그레이드 기능 : 분자량 측정
- Proteins
- Synthetic polymers
- Dendrimers
- PEGs, Polysacchrides, etc.
○Two Scattering Angles :
대개 측정은 90도 각도에서 이루어진다. 그러나 사용자는 큰 입자들을 보다 잘 측정할 수 있는 15도 각도를 선택할 수도 있다.
○Principles of Operation :
적당한 wetting agent나 분산제를 사용하여 샘플을 0.01 - 0.1% v/v정도의 농도로 묽힌다. 약하게 응집이 되어 있는 것을 파괴시키기 위해서 때로는 초음파처리를 해 주는 것이 효과가 있다. 측정에 필요한 샘플양은 2 - 3ml정도이다. 간단한 알콜종류나 수용성 샘플의 경우에는 사각형의 일회용 플라스틱 셀을 이용할 수 있다. 샘플이 강한 solvent인 경우에는 둥근모양의 일회용 유리 셀을 이용할 수 있다. 셀과 샘플이 90Plus 내부온도로 평형이 이루어지는 데는 단지
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