분말의 입도 분석(2) _입도계_레이저 분석법_SiO2

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문서 내 토픽

• 1. 입도 분석

  입자크기 분포는 입자계의 가장 중요한 특성이다. 본 실험에서는 입도계를 이용하여 입자의 크기와 분포를 측정하고 입도 분석에 포함된 원리와 자료 및 그 해석에 영향을 주는 인자를 이해한다. 레이저 회절법은 입자에 레이저를 쏘아서 나오는 빛의 산란을 이용하여 각도와 세기를 컴퓨터로 계산하게 되는데, 같은 물질이라도 입도가 고울 때와 그렇지 않을 때 성질차이가 크게 난다. 입도가 작으면 표면적이 넓어지기 때문이다. 입자가 10㎛ 이하로 작아질수록 회절뿐만 아니라 반사와 굴절에 의한 빛도 고려해야 한다.

• 2. Fraunhofer Diffraction Theory

  Fraunhofer Diffraction Theory를 이용한 입도분석은 일반적으로 Micron 영역의 큰 입자를 측정하는 데 활용되어지며 이론적으로는 약 10㎛ 이상의 큰 입자에 잘 적용된다. 입자가 10㎛ 이하로 작아질수록 회절뿐만 아니라 반사와 굴절에 의한 빛도 고려해야 한다. 반사, 굴절 된 빛은 회절에 의한 빛보다 높은 각도에서 측정되므로 Fraunhofer Theory 만으로는 측정하기 어렵다.

• 3. Mie Diffraction Theory

  Mie Diffraction Theory 보완 사용. 현재 Submicron 영역의 입자를 측정하기 위해 굴절률 등을 반영한 Mie Diffraction Theory 이 널리 사용되게 되고 있는데 Mie 이론은 Fraunhofer 이론의 단점을 보완해 색깔과 size에 관계없이 신뢰할 수 있는 정확한 결과를 얻을 수 있다.

• 4. 레이저 회절 분석법

  레이저 회절 분석법은 현재 가장 많이 사용되어지는 입도분석 장치로써 통상 SubMicron영역에서부터 mm정도의 입자 크기 측정에 이용되고 있다. 이 방법의 특징은 광범위한 측정 Range를 가지며 단시간에 고재현성, 고분해능의 결과를 얻을 수 있으며 용이한 조작성 및 Data의 확장성이 높으며 건식으로의 Test가 간단한 조작에 의해 가능하다는 여러가지 장점들을 가진다.

• 5. 입도 분석 결과 해석

  dia-Diff.volumes 그래프를 관찰하면 우리가 얻은 샘플은 어떤 식으로 분포되어 있는지와 Mean(평균입도), Mode(최빈값), Median(전체의 50%되는 부분의 입도. D50과 동일)을 알 수 있다.(부피율) 또한 누적그래프를 통해 D20, D40, D60, D80에 해당되는 diameter값을 구할 수 있다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 입도 분석

  입도 분석은 입자의 크기 분포를 측정하는 중요한 기술입니다. 이를 통해 다양한 산업 분야에서 제품의 품질 관리, 공정 최적화, 연구 개발 등에 활용할 수 있습니다. 입도 분석 기술은 레이저 회절, 현미경 이미징, 침강 분석 등 다양한 원리와 방법을 사용하며, 각각의 장단점이 있습니다. 따라서 분석 목적과 시료의 특성에 맞는 적절한 입도 분석 기술을 선택하는 것이 중요합니다. 또한 입도 분석 결과의 해석 시 입자의 형태, 분산 상태, 시료 전처리 등 다양한 요인을 고려해야 합니다. 입도 분석은 과학 기술 발전에 기여하는 핵심 분석 기술이며, 지속적인 연구 개발을 통해 더욱 정확하고 효율적인 분석 기술이 개발되어야 할 것입니다.

• 2. Fraunhofer Diffraction Theory

  Fraunhofer 회절 이론은 입자의 크기 분포를 측정하는 레이저 회절 분석법의 기반이 되는 중요한 이론입니다. 이 이론은 입자가 평행한 단색광을 산란시킬 때 발생하는 회절 패턴을 수학적으로 설명합니다. Fraunhofer 회절 이론은 입자의 크기가 입사 광원의 파장에 비해 충분히 크고, 입자 간 상호작용이 무시할 수 있을 정도로 작다는 가정 하에 성립합니다. 이 이론을 바탕으로 입자의 크기 분포를 계산할 수 있으며, 레이저 회절 분석기에서 널리 사용되고 있습니다. 그러나 나노 크기의 입자나 복잡한 형태의 입자에 대해서는 Fraunhofer 이론의 적용에 한계가 있어, Mie 이론 등 다른 회절 이론이 함께 사용되고 있습니다. 지속적인 이론 및 실험 연구를 통해 입도 분석 기술이 발전하고 있습니다.

• 3. Mie Diffraction Theory

  Mie 회절 이론은 Fraunhofer 회절 이론의 한계를 보완하기 위해 개발된 이론입니다. Mie 이론은 입자의 크기가 입사 광원의 파장과 비슷하거나 작은 경우에도 적용할 수 있으며, 입자의 형태와 굴절률 등 물성을 고려할 수 있습니다. 이를 통해 나노 크기의 입자나 복잡한 형태의 입자에 대한 보다 정확한 입도 분석이 가능합니다. Mie 이론은 Maxwell 방정식을 기반으로 하며, 입자와 광원의 상호작용을 복잡한 수학적 계산을 통해 설명합니다. 이러한 이론적 접근을 바탕으로 레이저 회절 분석기, 현미경 이미징 등 다양한 입도 분석 기술에 활용되고 있습니다. 그러나 Mie 이론 또한 입자의 형태, 분산 상태 등 복잡한 요인을 모두 고려하기 어려운 한계가 있어, 지속적인 이론 및 실험 연구가 필요할 것으로 보입니다.

• 4. 레이저 회절 분석법

  레이저 회절 분석법은 입자의 크기 분포를 측정하는 대표적인 기술로, 빠른 분석 속도, 비파괴적 측정, 넓은 측정 범위 등의 장점을 가지고 있습니다. 이 기술은 Fraunhofer 회절 이론과 Mie 회절 이론을 기반으로 하며, 레이저 광원을 이용하여 입자에 의한 회절 패턴을 측정하고 이를 분석하여 입도 분포를 산출합니다. 레이저 회절 분석법은 다양한 산업 분야에서 널리 활용되고 있으며, 나노 입자부터 마이크로미터 크기의 입자까지 측정할 수 있습니다. 그러나 입자의 형태, 굴절률, 분산 상태 등에 따라 측정 결과가 달라질 수 있어, 이에 대한 고려가 필요합니다. 또한 레이저 회절 분석법은 평균적인 입도 분포를 제공하므로, 입자의 개별 특성을 파악하기 위해서는 현미경 이미징 등 다른 분석 기술과 병행할 필요가 있습니다.

• 5. 입도 분석 결과 해석

  입도 분석 결과를 해석할 때는 입자의 크기 분포뿐만 아니라 다양한 요인을 고려해야 합니다. 먼저 입자의 형태, 표면 특성, 분산 상태 등이 측정 결과에 영향을 미칠 수 있으므로 이를 파악해야 합니다. 또한 시료 전처리 과정에서 발생할 수 있는 입자의 변형이나 응집 현상도 고려해야 합니다. 입도 분석 기술에 따라서도 측정 결과가 달라질 수 있으므로, 사용한 분석 기술의 원리와 한계를 이해하는 것이 중요합니다. 입도 분석 결과를 해석할 때는 이러한 다양한 요인을 종합적으로 고려하여, 입자의 특성을 정확하게 파악하고 적절한 결론을 도출해야 합니다. 이를 통해 입도 분석 결과를 공정 관리, 제품 개발, 연구 등에 효과적으로 활용할 수 있을 것입니다.