입자 계측 세미나 자료들

입자 계측 세미나 자료들

입경분포측정(입도분포측정)의 일반론

먼저 분체의 입자 계측에 관한 초보적인 이야기를 하겠습니다.

지금까지 분체 측정 경험이 있는 분은 메일,문자로 조언주시기 바랍니다.

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분체는 "고체미립자의 지극히 다수의 집합체로, 각 입자 사이에 적당한 상호작용력이 작용하는 상태"라고 정의되는 것 같습니다.이것은 정성적인 정의 때문에 아주 애매한 점은 있지만, 요컨대 우리가 눈으로 봐서 분체로 보이고 분체다운 거동을 하는 것을 말합니다.

분체 계측의 최대 특징은 미립자의 집합체를 계측하는 점이라고 생각합니다.입경측정의 경우 측정하는 미립자의 크기가 모두 갖춰진 경우는 드물다.대부분의 것은 많든 적든 다른 크기의 입자 집합체입니다.

이것을 계측하고 정확하게 나타내기 위해서는 집합체로서의 입자를 통계적으로 처리하여 어느 정도의 크기의 입자가 어느 비율로 존재하는지를 나타낼 필요가 있습니다.

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입자 크기(입자 지름)

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그다음에 한 알 입자의 크기를 생각해 봅시다.낱알 입자의 크기를 입자경이라고 합니다.

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진구의 입경(입자경)은 일의적으로 결정됩니다.그러나 진구가 아닌 것은 그림-1과 같이 재는 방법에 따라 크기가 달라집니다.예를 들어 분쇄물 등은 1알씩 모양이 다릅니다.따라서 낱알의 입경측정에서 분체 전체의 크기를 구하려면 많은 입자를 같은 방법으로 측정하여 통계적으로 입자의 크기를 결정해야 합니다.

육안이나 화상분석에서는 랜덤으로 배향한 입자를 일정축 방향의 길이에 대해 측정하는 "정방향경"이나 입자의 투영면적에 동일한 이상형상(통상은 원)의 입자의 크기를 구하는 "상당경"이 일반적입니다.이 밖에 입자의 장축과 단축의 비율을 나타내는 아스펙트비 등이 있습니다.

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입자경 분포 측정 장치는 집합체로서의 입자를 측정하고 있기 때문에 현미경 등에 의한 측정과 동렬에서 논의할 수 없습니다.마이크로트랙 중 레이저회절법에서는 얻어진 빛의 산란패턴과 동등한 산란패턴을 나타내는 구형입자 집합체의 입자경 분포를 출력합니다.동적 광산란법에서는 확산에 기초한 공 상당 직경을 출력합니다.

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* 여기서 분체전체라는 말을 사용했지만 샘플링오차는 생각하지 않습니다.

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입자경 분포

분체, 즉 집합체로서의 입자의 크기는, 다수개의 측정결과를 크기(입자경)별 존재 비율의 분포로서 나타내는 것이 일반적입니다.이것을 입자경 분포라고 합니다.

존재 비율 기준으로는 *부피기준(부피분포), 개수기준(개수분포) 등이 있습니다.마이크로 트럭(레이저 회절 및 산란법)에서는 원리상 부피 분포를 측정합니다.(입자의 형상을 구형으로 가정하고 소프트웨어로 개수 기준 등으로 환산하는 것은 용이합니다.) 침강법은 질량기준의 측정법이지만 측정 과정에서 시료의 밀도가 필요하기 때문에 부피 분포도 얻을 수 있습니다.동적 광산란법은 신호의 상대강도로서 존재비율이 요구되는 것이 일반적이지만 나노트랙에 한하여 부피분포를 출력할 수 있습니다.

입경 분포는 빈도로 나타내는 경우와 누적 분포로 나타내는 경우가 있습니다.누적 분포에는 미세한 입자의 측을 제로로 하여 우측 상승의 커브가 되는 오버 사이즈와 거친 측을 제로로 하여 우측으로 떨어지는 언더 사이즈가 있습니다.

분체의크기를반드시분포로나타내야한다고생각하면불편합니다.이 때문에 하나의 지표를 가지고 입도를 나타내는 일이 있습니다.다음과 같은 지표가 자주 사용됩니다.

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모드 직경···출현 비율이 가장 큰 입자경 채널. 또는 분포의 극대치.

메지안 지름(메디안 지름) ... 속칭 d50이라고도 합니다.분체를 어떤 입자 지름에서 2개로 나누었을 때, 큰 쪽과 작은 쪽이 동량이 되는 지름입니다.이 외에 d10, d90 등도 많이 사용됩니다.

산술 평균 지름... 입자 지름 분포의 산술 평균 지름입니다.마이크로 트럭에서는 부피 평균경 MV입니다.각종 산술평균 직경의 관계를 아래에 정리합니다.

d는 각 입경 채널의 대표값, n은 채널별 개수 기준의 퍼센트, v는 채널별 부피 기준의 퍼센트입니다.

분포의 형태가 완전히 다른 분체끼리 지표만으로 평가하는 것은 위험합니다.입경 분포 지표를 사용하는데 주의할 필요가 있습니다.

예를 들어 아래 그림을 한 번 볼까요?두 분포에서는 모드지름, 메지안지름, 평균지름은 모두 동일하지만 분체로서의 성상은 전혀 다릅니다.

일반론은이것으로끝나겠습니다.

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*부피기준(부피분포), 개수기준(개수분포)

개수 분포란 현미경으로 입자의 크기를 측정했을 때의 이미지입니다.즉,입자의개수와크기를분포로표기하는방법입니다.이에 반해 질량(부피) 분포란 체로 입자의 크기를 측정했을 때의 이미지입니다.

 

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