т Независимости, 65, г. Минск 220013
Nezavisimosti Ave., 65, Minsk 220013
Адрес для переписки: Багдюн А.А. – Белорусский государственный институт метрологии, Старовиленский тракт, 93, г. Минск 220053, Беларусь e-mail: bagdun.ne@gmail.com
Address for correspondence: Bagdun A.A. – Belarusian State Institute of Metrology, Starovilensky trakt, 93, Minsk 220053, Belarus e-mail: bagdun.ne@gmail.com
Качество наноматериалов и нанотехнологий во многом определяется стабильностью применяемых технологий, которые в значительной степени зависят от постоянства размеров частиц. В связи с этим возникают метрологические задачи, связанные как собственно с измерением размеров микроструктуры аэрозолей, суспензий и порошков, так и с обеспечением единства измерений при передаче единицы физической величины от эталонного к рабочим средствам измерений. Целью данной работы являлось определение и расчёт погрешности передачи размера единицы длины при измерении диаметра наночастиц.
В качестве эталонного средства измерения, для которого производился расчёт, был определён анализатор дифференциальной электрической подвижности частиц. Он позволяет разделять частицы аэрозоля на основе зависимости их электрической подвижности от размера частиц. В комбинации с конденсационным счётчиком частиц позволяет сканировать аэрозоль и строить функцию распределения частиц по размерам. Данный метод измерения является самым точным в области измерения диаметров частиц в аэрозолях, поэтому погрешность передачи размера частиц необходимо установить как для эталона.
В работе описаны физические принципы измерения данным методом и представлено уравнение для определения диаметра наночастиц. На основании данного уравнения были определены источники неисключённой систематической погрешности. Также экспериментальным методом определена случайная составляющая погрешности измерения наночастиц и рассчитана погрешность передачи размера единицы длины при измерении диаметра наночастиц.
Полученные результаты будут использованы для метрологического обеспечения стандартных образцов размера частиц, обеспечения прослеживаемости измерений счётчиков аэрозольных частиц и для исследований аэрозолей.
The quality of nanomaterials and nanotechnologies is largely determined by the stability of the applied technologies, which, to a large extent, depend on the constancy of particle sizes. In this regard, metrological problems arise that are associated both with measuring the dimensions of the microstructure of aerosols, suspensions and powders, and with ensuring the uniformity of measurements when transferring a unit of a physical quantity from a standard to working measuring instruments. The purpose of this work was to determine and calculate the error in transferring the size of a unit of length when measuring the diameter of nanoparticles.
An analyzer of differential electric mobility of particles was determined as a reference measuring instrument for which the calculation was made. It allows the separation of aerosol particles based on the dependence of their electrical mobility on the particle size. In combination with a condensation particle counter, it allows you to scan an aerosol and build a particle size distribution function. This measurement method is the most accurate in the field of measuring the diameters of particles in aerosols, therefore, the error in the transmission of particle size must be set as for a standard.
The paper describes the physical principles of measurement by this method and presents an equation for determining the diameter of nanoparticles. Based on this equation, the sources of non-excluded systematic error were identified. Also, an experimental method was used to determine the random component of the measurement error of nanoparticles and to calculate the error in transferring the size of a unit of length when measuring the diameter of nanoparticles.
The obtained results will be used for metrological support of standard samples of particle size, ensuring traceability of measurements of aerosol particle counters and for aerosol research.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.