The 28 reference contexts in paper К. Миньков Н., А. Иванов Д., А. Самойленко А., Д. Ружицкая Д., Г. Левин Г., А. Ефимов А. (2018) “ИЗМЕРЕНИЕ МАЛЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ НАНОЧАСТИЦ В АЭРОЗОЛЯХ ПРИ ПОМОЩИ ОПТИЧЕСКИХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МИКРОРЕЗОНАТОРОВ НА ПРИМЕРЕ НАНОЧАСТИЦ TiO2” / spz:neicon:nanorf:y:2018:i:2:p:41-47

  1. Start
    1695
    Prefix
    Сформулированы основные требования к оптическому диэлектрическому микрорезонатору как первичному измерительному преобразователю. Оценено влияние объема оптической моды резонатора на погрешности измерений. ВВЕДЕНИЕ Наночастицы TiO2 нашли широкое применение в различных отраслях науки и техники: в медицине
    Exact
    [1]
    Suffix
    , лакокрасочной промышленности [2], в качестве катализатора для окисления органических загрязнении [3], в косметической индустрии [4–6]. Наночастицы, попадая в организм человека, могут нанести вред здоровью вследствие высокой биологической активности [7, 8].
    (check this in PDF content)

  2. Start
    1731
    Prefix
    Оценено влияние объема оптической моды резонатора на погрешности измерений. ВВЕДЕНИЕ Наночастицы TiO2 нашли широкое применение в различных отраслях науки и техники: в медицине [1], лакокрасочной промышленности
    Exact
    [2]
    Suffix
    , в качестве катализатора для окисления органических загрязнении [3], в косметической индустрии [4–6]. Наночастицы, попадая в организм человека, могут нанести вред здоровью вследствие высокой биологической активности [7, 8].
    (check this in PDF content)

  3. Start
    1808
    Prefix
    ВВЕДЕНИЕ Наночастицы TiO2 нашли широкое применение в различных отраслях науки и техники: в медицине [1], лакокрасочной промышленности [2], в качестве катализатора для окисления органических загрязнении
    Exact
    [3]
    Suffix
    , в косметической индустрии [4–6]. Наночастицы, попадая в организм человека, могут нанести вред здоровью вследствие высокой биологической активности [7, 8]. Особенно велика вероятность получить опасную дозу наночастиц на производстве, использующем наноматериалы, в связи с этим необходимо контролировать концентрацию наночастиц в рабочих зонах предприятий нан
    (check this in PDF content)

  4. Start
    1843
    Prefix
    ВВЕДЕНИЕ Наночастицы TiO2 нашли широкое применение в различных отраслях науки и техники: в медицине [1], лакокрасочной промышленности [2], в качестве катализатора для окисления органических загрязнении [3], в косметической индустрии
    Exact
    [4–6]
    Suffix
    . Наночастицы, попадая в организм человека, могут нанести вред здоровью вследствие высокой биологической активности [7, 8]. Особенно велика вероятность получить опасную дозу наночастиц на производстве, использующем наноматериалы, в связи с этим необходимо контролировать концентрацию наночастиц в рабочих зонах предприятий наноиндустрии.
    (check this in PDF content)

  5. Start
    1979
    Prefix
    ВВЕДЕНИЕ Наночастицы TiO2 нашли широкое применение в различных отраслях науки и техники: в медицине [1], лакокрасочной промышленности [2], в качестве катализатора для окисления органических загрязнении [3], в косметической индустрии [4–6]. Наночастицы, попадая в организм человека, могут нанести вред здоровью вследствие высокой биологической активности
    Exact
    [7, 8]
    Suffix
    . Особенно велика вероятность получить опасную дозу наночастиц на производстве, использующем наноматериалы, в связи с этим необходимо контролировать концентрацию наночастиц в рабочих зонах предприятий наноиндустрии.
    (check this in PDF content)

  6. Start
    2347
    Prefix
    Особенно велика вероятность получить опасную дозу наночастиц на производстве, использующем наноматериалы, в связи с этим необходимо контролировать концентрацию наночастиц в рабочих зонах предприятий наноиндустрии. На сегодняшний день в России разработан ряд нормативных документов в сфере гигиены, токсикологии и санитарии
    Exact
    [9–11]
    Suffix
    , регламентирующих требования к наноматериалам и методы их контроля. Помимо этого, имеется существенная необходимость измерений концентрации наночастиц в медицинских исследованиях, где требуется высокая чувствительность средств измерений, а предел обнаружения может быть несколько наночастиц [12–14].
    (check this in PDF content)

  7. Start
    2671
    Prefix
    Помимо этого, имеется существенная необходимость измерений концентрации наночастиц в медицинских исследованиях, где требуется высокая чувствительность средств измерений, а предел обнаружения может быть несколько наночастиц
    Exact
    [12–14]
    Suffix
    . Существуют следующие методы контроля концентрации наночастиц: просвечивающая электронная микроскопия, статическое рассеяние света, счетчик ядер конденсации, гравиметрический, нефелометрический, пьезобалансный методы.
    (check this in PDF content)

  8. Start
    4179
    Prefix
    При осаждении частиц на поверхности ОДМР возможно измерять изменение добротности и при помощи этого определять концентрацию наночастиц (вплоть до единичных наночастиц), а также крупных молекул
    Exact
    [12]
    Suffix
    . Зарубежные исследователи проявляют большой интерес к использованию выпадающего поля мод шепчущей галереи для целей биодетектирования в клинической диагностике [15]. На данный момент в литературе описаны различные стендовые установки, осуществляющие измерение концентрации единичных наночастиц, но, несмотря на это, остается множество проблем, связанных с т
    (check this in PDF content)

  9. Start
    4368
    Prefix
    частиц на поверхности ОДМР возможно измерять изменение добротности и при помощи этого определять концентрацию наночастиц (вплоть до единичных наночастиц), а также крупных молекул [12]. Зарубежные исследователи проявляют большой интерес к использованию выпадающего поля мод шепчущей галереи для целей биодетектирования в клинической диагностике
    Exact
    [15]
    Suffix
    . На данный момент в литературе описаны различные стендовые установки, осуществляющие измерение концентрации единичных наночастиц, но, несмотря на это, остается множество проблем, связанных с технической реализацией данного метода для коммерческого использования.
    (check this in PDF content)

  10. Start
    6730
    Prefix
    Выпадающее поле взаимодействует с любыми оптическими неоднородностями, находящимися на поверхности микрорезонатора вблизи экваториальной части, где локализируется мода шепчущей галереи, и тем самым изменяет частотные характеристики ОДМР. По изменению спектральных характеристик можно судить о концентрации и размере наночастиц
    Exact
    [16]
    Suffix
    . С помощью данного метода, если известна поляризуемость отдельной наночастицы, возможно также оценить и ее массу [17]. Известно несколько механизмов, влияющих на изменение спектра резонансных мод ОДМР: 1) сдвиг частоты резонанса, который происходит изза увеличения оптической длины пути света в резонаторе [18]; 2) расщепление моды из-за отражения рассеянного с
    (check this in PDF content)

  11. Start
    6865
    Prefix
    По изменению спектральных характеристик можно судить о концентрации и размере наночастиц [16]. С помощью данного метода, если известна поляризуемость отдельной наночастицы, возможно также оценить и ее массу
    Exact
    [17]
    Suffix
    . Известно несколько механизмов, влияющих на изменение спектра резонансных мод ОДМР: 1) сдвиг частоты резонанса, который происходит изза увеличения оптической длины пути света в резонаторе [18]; 2) расщепление моды из-за отражения рассеянного света обратно в резонатор и образование встречной бегущей волны [19]; 3) уширение моды, вызванное потерями энергии на рассеяние н
    (check this in PDF content)

  12. Start
    7071
    Prefix
    Известно несколько механизмов, влияющих на изменение спектра резонансных мод ОДМР: 1) сдвиг частоты резонанса, который происходит изза увеличения оптической длины пути света в резонаторе
    Exact
    [18]
    Suffix
    ; 2) расщепление моды из-за отражения рассеянного света обратно в резонатор и образование встречной бегущей волны [19]; 3) уширение моды, вызванное потерями энергии на рассеяние на оптических неоднородностях [20].
    (check this in PDF content)

  13. Start
    7195
    Prefix
    Известно несколько механизмов, влияющих на изменение спектра резонансных мод ОДМР: 1) сдвиг частоты резонанса, который происходит изза увеличения оптической длины пути света в резонаторе [18]; 2) расщепление моды из-за отражения рассеянного света обратно в резонатор и образование встречной бегущей волны
    Exact
    [19]
    Suffix
    ; 3) уширение моды, вызванное потерями энергии на рассеяние на оптических неоднородностях [20]. При этом все эти механизмы могут проявляться одновременно [21]. Метод уширения моды имеет максимальную чувствительность среди вышеописанных, что позволяет измерять концентрацию частиц размерами до 10 нм [22] при использовании микрорезонаторов с добротностью 108 [20], кроме того,
    (check this in PDF content)

  14. Start
    7295
    Prefix
    , влияющих на изменение спектра резонансных мод ОДМР: 1) сдвиг частоты резонанса, который происходит изза увеличения оптической длины пути света в резонаторе [18]; 2) расщепление моды из-за отражения рассеянного света обратно в резонатор и образование встречной бегущей волны [19]; 3) уширение моды, вызванное потерями энергии на рассеяние на оптических неоднородностях
    Exact
    [20]
    Suffix
    . При этом все эти механизмы могут проявляться одновременно [21]. Метод уширения моды имеет максимальную чувствительность среди вышеописанных, что позволяет измерять концентрацию частиц размерами до 10 нм [22] при использовании микрорезонаторов с добротностью 108 [20], кроме того, данный механизм нечувствителен к колебаниям температуры.
    (check this in PDF content)

  15. Start
    7359
    Prefix
    сдвиг частоты резонанса, который происходит изза увеличения оптической длины пути света в резонаторе [18]; 2) расщепление моды из-за отражения рассеянного света обратно в резонатор и образование встречной бегущей волны [19]; 3) уширение моды, вызванное потерями энергии на рассеяние на оптических неоднородностях [20]. При этом все эти механизмы могут проявляться одновременно
    Exact
    [21]
    Suffix
    . Метод уширения моды имеет максимальную чувствительность среди вышеописанных, что позволяет измерять концентрацию частиц размерами до 10 нм [22] при использовании микрорезонаторов с добротностью 108 [20], кроме того, данный механизм нечувствителен к колебаниям температуры.
    (check this in PDF content)

  16. Start
    7510
    Prefix
    При этом все эти механизмы могут проявляться одновременно [21]. Метод уширения моды имеет максимальную чувствительность среди вышеописанных, что позволяет измерять концентрацию частиц размерами до 10 нм
    Exact
    [22]
    Suffix
    при использовании микрорезонаторов с добротностью 108 [20], кроме того, данный механизм нечувствителен к колебаниям температуры. По этой причине этот метод лег в основу работы прототипа сенсора, испытанного в данной работе.
    (check this in PDF content)

  17. Start
    7572
    Prefix
    Метод уширения моды имеет максимальную чувствительность среди вышеописанных, что позволяет измерять концентрацию частиц размерами до 10 нм [22] при использовании микрорезонаторов с добротностью 108
    Exact
    [20]
    Suffix
    , кроме того, данный механизм нечувствителен к колебаниям температуры. По этой причине этот метод лег в основу работы прототипа сенсора, испытанного в данной работе. Путем определения скорости изменения добротности с использованием градуировочной характеристики для конкретного типа ОДМР и известного размера и типа наночастиц вычисляется концентрация нано
    (check this in PDF content)

  18. Start
    8862
    Prefix
    Таким образом, если взять производную на начальном участке данной кривой деградации добротности, угол наклона касательной будет пропорционален концентрации наночастиц. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Для реализации описанной методики измерений была разработана экспериментальная установка. Описание оптической части сенсора приведено в статье
    Exact
    [23]
    Suffix
    . Для возбуждения мод шепчущей галереи использовался перестраиваемый лазер VitaWave ECDL6707R. Центральная длина волны лазера составляла 670 нм, а диапазон перестройки порядка 15 ГГц. ОДМР располагался в проточной герметичной кювете.
    (check this in PDF content)

  19. Start
    9238
    Prefix
    Центральная длина волны лазера составляла 670 нм, а диапазон перестройки порядка 15 ГГц. ОДМР располагался в проточной герметичной кювете. В качестве элемента связи с микрорезонатором использовались треугольная призма или растянутое оптическое волокно
    Exact
    [24]
    Suffix
    . Призменный элемент связи сложнее в юстировке, но он более устойчив к внешним вибрациям и колебаниям окружающей среды, так как для поддержания стабильной связи необходимо соблюдать зазор между поверхностью ОДМР и элементом связи порядка длины волны возбуждающего излучения.
    (check this in PDF content)

  20. Start
    10288
    Prefix
    Для этого необходимо было создать поток наночастиц аэрозоля TiO2 с известной концентрацией. С этой целью использовался нанопорошок TiO2, полученный методом электрического взрыва проволоки (ЭВП)
    Exact
    [25]
    Suffix
    . Получение нанопорошка методом ЭВП осуществлялось путем быстрого (микросекундного) нагрева и электрического взрыва отрезка титановой проволоки под действием импульса электрического тока высокой плотности (104–106 А/мм2) в смеси инертного газа с кислородом.
    (check this in PDF content)

  21. Start
    10889
    Prefix
    В процессе ЭВП образуется высокоплотная паро-капельная смесь, которая быстро расширяется в окружающий газ, что приводит к резкому снижению концентрации пара и его конденсации с формированием наночастиц. Для градуировки ОДМР была разработана установка, которая подробно описана в работе
    Exact
    [26]
    Suffix
    . Недостатком данной установки является отсутствие воспроизводимости результатов экспериментов. Для устранения данного недостатка была заменена система подачи аэрозоля. Модернизированная система диспергирования изображена на рис. 1.
    (check this in PDF content)

  22. Start
    11902
    Prefix
    На входе в небулайзер диаметр трубки уменьшается, давление сжатого воздуха падает и, как следствие, возрастает скорость потока сжатого воздуха, в результате чего происходит засасывание раствора частиц в область пониженного давления из колбы
    Exact
    [27]
    Suffix
    . В результате на выходе получается аэрозоль, насыщенный TiO2. Проходя через осушители 3, вода испаряется, и в результате в кювету 4 попадает аэрозоль наночастиц диоксида титана. Осушители представляют из себя полые цилиндры, по осевой линии которых проложена магистраль из сетчатого материла.
    (check this in PDF content)

  23. Start
    12655
    Prefix
    Частицы, которые не адсорбировались, попадают в вытяжку 7. Гидрозоль из наночастиц диоксида титана приготавливался в трех массовых концентрациях: 1, 0.03 и 0.001 мг/мл согласно методике
    Exact
    [28]
    Suffix
    . Измерение концентрации с помощью ОДМР состояло из следующих нескольких этапов. На первом этапе в кювету помещался ОДМР, затем кювета герметизировалась и подключалась к системе диспергирования.
    (check this in PDF content)

  24. Start
    13212
    Prefix
    После этого устанавливалась связь с ОДМР посредством установления зазора между призмой и ОДМР, сначала грубой механической подачей, затем тонкой подачей при помощи пьезоподвижки. В это время на экране осциллографа наблюдался отрицательный резонансный пик. Следующим этапом определялась добротность ОДМР
    Exact
    [20]
    Suffix
    , которая должна быть не меньше 106. Далее с помощью системы диспергирования, представленной на рис. 1, осуществлялась подача аэрозоля в кювету. В это время оператор регулировал постоянную составляющую перестройки лазера таким образом, чтобы резонансный пик не выходил за диапазон развертки осциллографа.
    (check this in PDF content)

  25. Start
    14839
    Prefix
    Для того чтобы градуировать ОДМР, необходимо оценить концентрацию наночастиц в объеме кюветы. Первоначально для контроля концентрации наночастиц аэрозоля TiO2 предполагалось использовать анализатор аэрозоля Kanomax модель 3521. Анализатор использует пьезобалансный метод измерений
    Exact
    [29, 30]
    Suffix
    , основанный на заряде аэрозольных частиц в поле коронного разряда. После зарядки частиц в поле коронного заряда происходит их осаждение на поверхность кварцевого пьезоэлемента, что приводит к изменению частоты колебания кварцевого кристалла.
    (check this in PDF content)

  26. Start
    15577
    Prefix
    Был использован аэрозольный спектрометр TSI SMPS 3936, TSI Inc., США. Метод основан на сепарации аэрозольных частиц по размерам при прохождении их через электрическое поле
    Exact
    [31]
    Suffix
    , где заряженные аэрозольные частицы меняют свою траекторию движения в зависимости от их размера, скорости потока аэрозоля и напряженности электрического поля. Данный метод выявил зависимость, представленную в табл. 1.
    (check this in PDF content)

  27. Start
    21755
    Prefix
    микросферы; • широкий «пояс» и, соответственно, высокий индекс моды является признаком брака для микрорезонаторов; • ввиду высокой чувствительности данного сенсора микрорезонаторы должны быть помещены в чистую герметичную тару сразу после изготовления; • низкий предел обнаружения при данном методе достигается при добротности микрорезонаторов от 106 и выше
    Exact
    [20]
    Suffix
    . ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ Таким образом, предложенный метод способен измерять малые концентрации аэрозорля наночастиц TiO2 при малых концентрациях вплоть до 0.001 мг/мл. Метод опробован с использованием установки для диспергирования наночастиц, при этом характеристики дисперсности были измерены с помощью метода дифференциальной электрической подвижности
    (check this in PDF content)

  28. Start
    25587
    Prefix
    Перспективным направлением развития метода является нанесение на поверхность ОДМР селективных покрытий, которые позволяют выделять отдельные элементы из общей фракции вещества, на данный момент такие покрытия используют для биологических объектов в медицинской диагностике
    Exact
    [31]
    Suffix
    . В работе использовались ОДМР без селектирующих покрытий, тем не менее данные первичные измерительные преобразователи способны регистрировать наличие наночастиц в объеме воздуха чистых комнат или в рабочей зоне предприятий наноиндустрии.
    (check this in PDF content)