طريقة الاختبار المعيارية لتحديد توزيع حجم جسيمات الألومينا أو الكوارتز بالتشتت الضوئي لليزر

توصيف مساحيق الألومينا والكوارتز

النشر الأصلي: 2001؛ آخر إعادة اعتماد: 2020.

---

إشعار قانوني

المعلومات في هذه الصفحة ملخّص أعدّته Vector Scientific Testing Devices بناءً على مراجعة المعيار المعمول به؛ ولا تحلّ محل النص الرسمي للمعيار. للحصول على النص الكامل والملزم، احصل على المعيار من هيئة المعايير المختصة (مثل TSE أو ASTM International أو CEN) عبر القنوات الرسمية. لا تتحمل Vector أي مسؤولية عن خسارة مباشرة أو غير مباشرة ناتجة عن الاعتماد على هذا الملخّص.

---

1. الغرض والنطاق

الهدف: تحديد توزيع حجم الجسيمات (PSD) لمساحيق ألومينا (Al₂O₃) والكوارتز (Silica متبلور) بطريقة التشتت الضوئي لليزر — مواد تُستخدم في السيراميك الصناعي والمواد الحرارية والمكاشط ومواد تغذية الركائز الإلكترونية.

نطاق القياس: تقريبًا 0.05 µm إلى 500 µm؛ يركّز المعيار على التشتت المائي للمساحيق السيراميكية غير اللدنة.

مهم: يؤثر توزيع الحجم الدقيق مباشرة على التلبيد وسلوك التدفق والقوة الميكانيكية النهائية؛ يتيح هذا المعيار تقارير PSD متسقة وقابلة للتكرار بين المنتجين والمشتريين.

---

2. طريقة الاختبار

تُحفَظ الجسيمات معلقة بعد فك التكتل وتمر باستمرار عبر خلية دورانية أمام شعاع ليزر. يُجمع الضوء المشتت بكاشفات حساسة للزاوية وتُعالَج رقميًا.

المعامل التحليلي	التفاصيل الفنية
مبدأ القياس	حيود ليزر / شدة التشتت الضوئي
نطاق القياس	0.05 µm – 500 µm
نظرية التحليل	حيود Fraunhofer، تشتت Mie، أو نماذج بصرية هجينة
التشتت	معلق مائي
الإحصائيات المُبلَّغة	منحنيات التوزيع الحجمي، d10، d50 (الوسيط)، d90

تُحوَّل الإشارات إلى توزيع قطر كروي مكافئ حجمي بافتراض جسيمات كروية. الحيود الليزري طريقة غير مباشرة — يُستخدم الناتج كمؤشر مراقبة جودة نسبي وليس للمقارنة المباشرة مع المجهر.

---

3. متطلبات العينة

تعتمد الدقة على فك تكتل المسحوق بالكامل واستقراره كجسيمات مفردة في معلق مائي. الطاقة السطحية العالية للألومينا والكوارتز تفضل التكتل في الماء، ما قد يرفع الأحجام المقاسة بشكل مصطنع.

تتكون عملية التشتت من ثلاث مراحل:

1. التبليل — مواد فعّالة سطحيًا لخفض التوتر السطحي
2. فك التكتل — قوى قص / قطع ميكانيكية
3. الاستقرار — مواد تشتت توفر تنافرًا كهربائيًا أو فراغيًا

3.1 عوامل تبليل وتشتت نموذجية

المادة	ميل الرغوة	الإضافة النموذجية	الدور
إيثوكسيلات الكحول	متوسط	0.1 – 0.5 %	تبليل متوازن
سلفوسكسينات	مرتفع	0.1 – 0.5 %	اختراق سريع للواجهة
fluorosurfactants	منخفض	0.01 – 0.1 %	فعّال بجرعة منخفضة جدًا
بولي إيثر siloxane	متوسط	0.1 – 0.5 %	تشتت بتحكم بالرغوة
diol acetylenic	منخفض	0.05 – 0.2 %	تبليل منخفض الرغوة
بوليمر polycarboxylate	منخفض جدًا	0.2 – 1.0 %	استقرار فراغي / كهربائي

تحذير الكوارتز / Silica: قد يُطلق السحق والطحن والمناولة Silica متبلور قابل للاستنشاق (RCS). استخدم طرق رطبة وشفط غبار ومساحات مغلقة (القسم 7).

---

4. معدات Vector المتوافقة

يتطلب سير عمل ASTM C1070 خطوات مختبرية متكاملة من المعدن الخام إلى تشتت دون الميكرون. الأنظمة التالية من Vector تدعم تحضير العينات والتحقق المتقاطع والعمل الآمن.

الرمز	المعدة	الدور في سير عمل ASTM C1070
VTR-1011	كسارة فك Nysos	سحق أولي خالٍ من التلوث (فكوك كربيد التنغستن)
VTR-1011-THOR	كسارة فك Thor	سحق مستمر عالي الإنتاجية
VTR-1012	مطحنة أقراص اهتزازية Hercules	طحن تحليلي دقيق (60–90 µm)
VTR-1012XL	مطحنة أقراص Hercules XL	مجموعات طحن آلية كبيرة الحجم
VTR-1012 GAIA	مطحنة أقراص Gaia	إعادة تدوير للخطوط المستمرة
VTR-13-018	حوض ماء فوق صوتي	فك التكتل بالتجويف
VTR-13-017	مقطّر ماء	ماء حامل عالي النقاء
VTR-1016	جهاز Blaine آلي	تحقق متقاطع للمساحة السطحية النوعية
VTR-1014	غربال jet هواء Alpine	مراقبة التكتلات الخشنة / فوق الحجم
VTR-1041	هزاز غرابيل تحليلي	غربلة الكسور الخشنة
VTR-1027	مكبس أقراص XRF	تحضير أقراص طيفية
VTR-13-015	خزانة أدخنة مختبر	خطوات تحضير مغبرة / كيميائية رطبة

راجع أيضًا ASTM C204 وEN 196-6 للتحقق من نعومة Blaine.

---

5. النظرية البصرية: Fraunhofer و Mie

نموذج Fraunhofer: يفترض جسيمات أكبر بكثير من الطول الموجي (عمليًا عدة µm فأكثر) ومعتمة؛ لا حاجة لمعامل انكسار. تنخفض الحساسية للمساحيق دون الميكرون حيث يسود الانكسار والامتصاص.

نظرية Mie: تحاكي الانكسار والانعكاس والامتصاص عند حدود الجسيم؛ تتطلب معامل الانكسار المركب للألومينا أو الكوارتز في الماء.

الجسيمات الكبيرة تشتت بزوايا ضيقة وبشدة عالية؛ الجسيمات الدقيقة تشتت على نطاق واسع بشدة منخفضة — العلاقة العكسية الأساسية لـ PSD بالليزر.

---

6. سير عمل تحضير العينات من Vector

1. السحق الأولي — Nysos أو Thor لتغذية حتى 90 mm؛ فكوك كربيد التنغستن تقلل تلوث الحديد.
2. الطحن التحليلي — Hercules أو Hercules XL إلى 60–90 µm؛ Gaia للخطوط المستمرة.
3. التشتت فوق صوتي — VTR-13-018 يكسر التكتلات دون الميكرون؛ ماء حامل من VTR-13-017.
4. التحقق المتقاطع — Blaine آلي للمساحة السطحية؛ غربال jet Alpine وهزاز غرابيل للكسور الخشنة.
5. التوصيف الكيميائي — مكبس أقراص XRF للتحقق من التركيب.

---

7. الصحة والسلامة المهنية

يحتوي الكوارتز على نسب عالية من Silica متبلور. Silica متبلور قابل للاستنشاق (عادة ≤ 10 µm) المنطلق أثناء السحق والطحن قد يسبب Silicosis وأمراض رئوية أخرى.

مرجع تنظيمي	المعامل	الحد (8 س TWA)
OSHA 29 CFR 1910.1053	PEL	50 µg/m³
OSHA 29 CFR 1910.1053	مستوى الإجراء	25 µg/m³

متطلبات تشغيلية:

• تجنب الكنس الجاف ونفخ الهواء المضغوط؛ فضّل المناولة الرطبة والشفط الموضعي.
• اربط منافذ شفط الغبار المدمجة في Nysos و Thor بمكنسات صناعية Class H (HEPA H13/H14).
• نفّذ الوزن المغبر والتحضير الكيميائي الرطب تحت خزانة VTR-13-015.
• يرتدي العامل جهاز تنفس P3 (EN 149) أو قناعًا مزوّدًا بمروحة عند الجهد العالي.