Назначение
Анализатор размера частиц АРН-2 (далее по тексту анализатор) предназначен для измерения размеров дисперсных частиц нанометрового и субмикронного размера в жидких средах.
Описание
Принцип действия анализатора размера частиц АРН-2 основан на методе динамического рассеяния света (далее по тексту - ДРС). Линейно поляризованное лазерное излучение направляется на кювету с образцом и фокусируется в малом объеме исследуемой жидкости. Оптическая система собирает излучение, рассеянное исследуемыми частицами под определенным углом (углом рассеяния). Угол рассеяния может устанавливаться в интервале от 15° до 165°. Из-за броуновского движения частиц происходят флуктуации интенсивности рассеянного ими лазерного излучения.
Скорость затухания флуктуаций Г находится из автокорреляционной функции (АКФ) интенсивности рассеянного излучения, либо из частотного анализа зависимости этой интенсивности от времени.
Для взвеси сферических частиц одинакового размера (монодисперсной) скорость затухания флуктуаций связана с коэффициентом диффузии частиц в жидкости D соотношением (1):
Г = Dq2 (1)
где q — волновой вектор световой волны, q=4^n^sin(0/2)/X (n -показатель преломления жидкости, в которой взвешены наночастицы, 0 - угол рассеяния, 1 - длина волны лазерного излучения).
По значению коэффициента диффузии D, определенному с помощью формулы (1), находят средний гидродинамический диаметр частицы dh.
dh вычисляется из коэффициента диффузии по соотношению Стокса-Эйнштейна.
D = kbT/3nnDH (2)
где D — коэффициент диффузии,
П — вязкость среды,
kb — постоянная Больцмана,
Т — абсолютная температура.
Это соотношение точно выполняется только для сферических частиц, поэтому измеряемый методом ДРС гидродинамический диаметр определяется, как диаметр сферической частицы, которая имела бы в данной жидкости тот же коэффициент диффузии, что и измеряемая частица. Несферические частицы участвуют в двух типах диффузии - трансляционной (движение частицы как целого) и вращательной; для частиц, имеющих форму цилиндра, соответствующие коэффициенты диффузии позволяют вычислить диаметр и длину. Для определения коэффициента вращательной диффузии несферических частиц измеряют скорость затухания флуктуаций деполяризованной компоненты рассеянного излучения (для сферических частиц такая компонента отсутствует).
место пломбирования
маркировка
Рисунок 1 - Общий вид Анализатора размера частиц АРН-2 с обозначением мест пломбирования и маркировки.
В полидисперсных взвесях каждому типу частиц соответствует свое значение скорости затухания флуктуаций Г Эти значения вычисляются программным обеспечением анализатора с помощью специальных алгоритмов. По вычисленным значениям программа рассчитывает, с помощью формулы (2), распределение частиц по гидродинамическим диаметрам.
Программное обеспечение
Управление прибором, прием и обработка данных осуществляются с помощью персонального компьютера (ПК) со специализированным автономным программным обеспечением.
Программное обеспечение поддерживает, наряду с вычислением размерных параметров наночастиц, построение градуировочного графика и вычисление счетной концентрации наночастиц по интенсивности рассеянного излучения, а также исследование кинетики (зависимости диаметра наночастиц от времени).
Идентификационные данные программного обеспечения представлены в таблице 1.
Таблица 1.
| Наименование программного обеспечения | Идентификационное наименование программного обеспечения | Номер версии (идентификационный номер) программного обеспечения | Цифровой идентификатор программного обеспечения (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора программного обеспечения |
| Программное обеспечение анализатора размеров частиц АРН-2 | АРНН | 2.2.1 | 87160A5F | CRC32 |
Программное обеспечение размещается в энергонезависимой памяти персонального
компьютера. Несанкционированный доступ к программному обеспечению исключён посредством ограничения прав учетной записи пользователя.
Защита программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «С» по МИ 3286-2010.
Установка обновленных версий ПО допускается только представителями предприятия - изготовителя.
Технические характеристики
Метрологические и технические характеристики анализатора приведены в таблице 2. Таблица 2
| Наименование характеристики | Значение характеристики |
| Диапазон измерений размера частиц (среднего гидродинамического диаметра), нм | 5 - 500 |
| Диапазон показаний размера частиц (среднего гидродинамического диаметра), нм | 1 - 5000 |
| Предел допускаемой систематической составляющей погрешности измерения среднего гидродинамического диаметра, %, не более | 5 |
| Пределы допускаемого относительного СКО случайной составляющей погрешности измерения среднего гидродинамического диаметра, %, не более | 3 |
| Пределы допускаемого значения относительного СКО случайной составляющей погрешности измерения интенсивности рассеянного излучения, %, не более | 5 |
| Регистрация поляризации рассеянного излучения | Возможность регистрации двух взаимно перпендикулярных поляризаций |
| Диапазон углов рассеяния, ° | 15 - 165 |
| Диапазон температур термостатирования, оС Нестабильность термостатирования, оС, не более Погрешность термостатирования, оС, не более | 5 -70 0,1 0,3 |
| Потребляемая мощность, Вт, не более | 100 |
| Г абаритные размеры, мм | 750x250x560 |
| Масса, кг, не более | 28 |
| Условия эксплуатации: Температура воздуха, оС Относительная влажность воздуха (без конденсации), %, не более | 15 - 28 70 |
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа средства измерений наносится на титульный лист Руководства по эксплуатации типографским способом и в виде наклейки на корпус прибора.
Комплектность
Состав комплекта анализатора представлен в таблице 3.
Таблица 3
| Наименование | Количество, шт. |
| Анализатор размера частиц АРН-2 | 1 |
| IBM совместимый компьютер | 1 |
| Кюветы кварцевые с длиной оптического пути 10 мм | 3 |
| Кюветы цилиндрические с внутренним диаметром 10 мм | 1 |
| Руководство по эксплуатации | 1 |
| Методика поверки МП 49. Д4 - 11 | 1 |
Поверка
осуществляется по документу «Анализатор размера частиц АРН-2. Методика поверки МП 49.Д4-11», утвержденному ФГУП «ВНИИОФИ» 17 ноября 2011 г.
Основные средства поверки:
Государственный стандартный образец диаметра наносфер золота в жидкой среде (комплект ЗН) (ГСО 9629-2010).
Основные метрологические характеристики:
Номинальное значение аттестованной характеристики СО: 30 нм, 60 нм.
Границы допускаемой абсолютной погрешности аттестованного значения СО при доверительной вероятности Р=0,95 - не более 2 нм, 3нм и 4нм соответственно для 10 нм, 30 нм и 60 нм.
Государственный стандартный образец гранулометрического состава Д040 (монодис-персный полистирольный латекс) - ГСО 7967-2001.
Основные метрологические характеристики
Аттестованное значение среднего диаметра частиц (Dso) - 380 нм.
Пределы допускаемой относительной погрешности аттестованного значения при доверительной вероятности Р=0,95 - не более ±5%.
Сведения о методах измерений
«Анализатор размера частиц АРН-2. Руководство по эксплуатации», раздел 3 «Подготовка АРН-2 к использованию» и раздел 4 «Использование по назначению».
Нормативные документы
ГОСТ 8.606-2004 Государственная система обеспечения измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений дисперсных параметров аэрозолей, взвесей и порошкообразных материалов.
Рекомендации к применению
Осуществление деятельности в области здравоохранения, осуществление деятельности в области охраны окружающей среды.
