RU130402U1 - DEVICE FOR PRODUCING A COLLOIDAL SOLUTION OF NANOPARTICLES IN A LIQUID BY LASER ABLATION METHOD - Google Patents
DEVICE FOR PRODUCING A COLLOIDAL SOLUTION OF NANOPARTICLES IN A LIQUID BY LASER ABLATION METHOD Download PDFInfo
- Publication number
- RU130402U1 RU130402U1 RU2012144669/28U RU2012144669U RU130402U1 RU 130402 U1 RU130402 U1 RU 130402U1 RU 2012144669/28 U RU2012144669/28 U RU 2012144669/28U RU 2012144669 U RU2012144669 U RU 2012144669U RU 130402 U1 RU130402 U1 RU 130402U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- nanoparticles
- liquid
- cuvette
- producing
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000002679 ablation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 18
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 2
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011860 particles by size Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Устройство для получения коллоидного раствора наночастиц в жидкости методом лазерной абляции, состоящее из кюветы для абляции, металлического образца с возможностью сканирования по образцу, магнитной мешалки, отличающееся тем, что кювета для получения раствора является проточной, в систему добавлены два резервуара для исходной жидкости и для раствора наночастиц, также в системе присутствует анализатор концентрации частиц, основанный на системе излучатель-приемник, и установлена обратная связь, регулирующая скорость потока исходной жидкости от концентрации частиц на выходе системы.A device for producing a colloidal solution of nanoparticles in a liquid by laser ablation, consisting of an ablation cuvette, a metal sample with the ability to scan along the sample, a magnetic stirrer, characterized in that the cuvette for receiving the solution is flowing, two reservoirs for the initial liquid are added to the system and for solution of nanoparticles, also in the system there is a particle concentration analyzer based on the emitter-receiver system, and feedback is established that regulates the flow rate of the initial fluids from the concentration of particles at the output of the system.
Description
Полезная модель относится к технике лабораторных исследований процессов получения наночастиц металлов в жидкости. Полученные растворы могут быть применены в химических, физических экспериментах и в медицине. В реферате диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Казакевич П.В. (Образование наночастиц при лазерной абляции металлов в жидкостях) лазерное излучение фокусировалось на металлическую мишень толщиной 1-2 мм находящуюся под слоем выбранной жидкости. Ввод излучения производился вертикально сверху. При этом кювета с жидкостью находилась на управляемом от компьютера столе, который осуществлял перемещение мишени под лазерным пучком. В ряде случаев для уменьшения оптической толщины, образующегося над мишенью коллоидного раствора, абляция осуществлялась в протоке тонкого слоя жидкости над мишенью. Типичная скорость прокачки составляла несколько сантиметров в секунду. Последующая за образцом камера останавливала движение пузырьков воздуха, нарушающих однородность воздействия лазерного излучения на поверхность образца.The utility model relates to techniques for laboratory studies of processes for producing metal nanoparticles in a liquid. The resulting solutions can be used in chemical, physical experiments and in medicine. In the abstract of the dissertation for the degree of candidate of physical and mathematical sciences. Kazakevich P.V. (The formation of nanoparticles during laser ablation of metals in liquids) laser radiation was focused on a metal target 1-2 mm thick located under a layer of the selected liquid. The radiation was introduced vertically from above. In this case, the cell with the liquid was located on a computer-controlled table, which carried out the movement of the target under the laser beam. In some cases, to reduce the optical thickness formed above the target of a colloidal solution, ablation was carried out in the flow of a thin layer of liquid above the target. A typical pumping speed was a few centimeters per second. The chamber following the sample stopped the movement of air bubbles, which violate the uniformity of the effect of laser radiation on the surface of the sample.
Недостатком данного аналога является ввод излучения сверху, что приводит к разбрызгиванию раствора в процессе эксперимента и, как следствие, загрязнение и повреждение оптических элементов, например фокусирующей линзы, а также возникновению неоднородностей на поверхности жидкости. В данной системе отсутствует анализ концентрации частиц.The disadvantage of this analogue is the introduction of radiation from above, which leads to spraying of the solution during the experiment and, as a result, contamination and damage to optical elements, such as a focusing lens, as well as the occurrence of inhomogeneities on the surface of the liquid. There is no particle concentration analysis in this system.
Известно устройство для подсчета частиц по размерам, содержащее проточную кювету, источник излучения, фотоприемник, формирователь опорных световых сигналов и электронный блок, подключенный к выходу фотоприемника (Патент на изобретение SU974141, МПК G01N 15/06). Принцип действия прибора основан на преобразовании фотодиодом величины изменения светового потока в величину электрических импульсов, амплитуды которых пропорциональны размерам частиц загрязнений. Усиленные электрические импульсы распределяются по каналам, соответствующим размерным диапазонам, и подсчитываются счетчиками.A device for counting particles by size, containing a flow cell, a radiation source, a photodetector, a driver of the reference light signals and an electronic unit connected to the output of the photodetector (Patent for the invention SU974141, IPC G01N 15/06). The principle of operation of the device is based on the conversion by the photodiode of the magnitude of the change in light flux into the magnitude of electrical pulses, the amplitudes of which are proportional to the size of the particles of contaminants. Amplified electrical impulses are distributed over channels corresponding to dimensional ranges and are counted by counters.
Недостаток. Анализаторы не имеет обратной связи с механизмом изменения скорости протока частиц. Результатом является измерение после которого оператор должен сам изменить критерии работы оборудования.Disadvantage. The analyzers have no feedback with the mechanism for changing the particle flow velocity. The result is a measurement after which the operator must himself change the criteria for the operation of the equipment.
Известна оптическая система, состоящая из призмы Глана (Гл) для плавного изменения интенсивности излучения. Далее следует оптическая система расширения пучка (Л1) и короткофокусная линза для фокусировки излучения (Л2) на поверхность мишени. Мишень (О), конец которой погружен в раствор, закреплена в специальном держателе, установленном на трех координатной платформе. Это позволяет проводить точное позиционирование мишени по отношению к лазерному лучу, изменять фокусировку и осуществлять сканирование образца в процессе синтеза наночастиц. В эксперименте жидкость наливается в обычную прямоугольную кювету (К). Возможно оборудование установки специальным реактором, включающим систему перемешивания (механическую или магнитную мешалки) и продувку среды газом (например, для обескислороживания раствора).Излучение вводится через стенку кюветы, что обеспечивает минимальное искажение луча и достаточно стабильную фокусировку. При вводе излучения сверху дополнительное влияние на фокусировку оказывает мениск и уровень жидкости в кювете, кроме того возможно разбрызгивание раствора в процессе эксперимента и, как следствие, загрязнение и повреждение оптических элементов, например фокусирующей линзы. (Статья: Синтез наночастиц металлов при лазерной абляции твердых тел в жидкостях наносекундным излучением 2-й гармоники Nd-YAG лазера. Светличный В.А., Изаак Т.И., Бабкина О.В., Шабалина А.В. Известия ВУЗов. Физика. 2009 г., №12/2)A known optical system consisting of a Glan prism (Hl) for a smooth change in radiation intensity. The following is an optical system for beam expansion (L1) and a short-focus lens for focusing radiation (L2) on the target surface. The target (O), the end of which is immersed in the solution, is fixed in a special holder mounted on a three coordinate platform. This makes it possible to accurately position the target with respect to the laser beam, change focus, and scan the sample during the synthesis of nanoparticles. In the experiment, the liquid is poured into a regular rectangular cell (K). It is possible to equip the installation with a special reactor, including a mixing system (mechanical or magnetic stirrers) and purging the medium with gas (for example, to deoxygenate the solution). Radiation is introduced through the wall of the cuvette, which ensures minimal beam distortion and fairly stable focusing. When radiation is introduced from above, the meniscus and the liquid level in the cuvette have an additional effect on focusing; moreover, the solution may spatter during the experiment and, as a result, will contaminate and damage optical elements, for example, a focusing lens. (Article: Synthesis of metal nanoparticles during laser ablation of solids in liquids by nanosecond radiation of the 2nd harmonic of an Nd-YAG laser. Svetlichny VA, Isaak TI, Babkina OV, Shabalina AV Izvestiya VUZov. Physics. 2009, No. 12/2)
Недостатком данной установки является ограниченный объем раствора наночастиц. Для получения большего объема необходимо часто менять раствор в кювете. Отсутствует контроль за концентрацией наработанных частиц. Для определения концентрации необходимо остановить процесс получения частиц, сделать забор пробы из кюветы, провести анализ пробы.The disadvantage of this setup is the limited volume of the nanoparticle solution. To obtain a larger volume, it is often necessary to change the solution in the cuvette. There is no control over the concentration of accumulated particles. To determine the concentration, it is necessary to stop the process of obtaining particles, take a sample from a cuvette, and analyze the sample.
Задачей настоящей полезной модели является разработка устройства для получения коллоидного раствора наночастиц, получение установки для проведения непрерывного процесса получения наночастиц метала с заданной концентрации частиц автоматическим поддержание заданной концентрации.The objective of this utility model is to develop a device for producing a colloidal solution of nanoparticles, to obtain an apparatus for conducting a continuous process for producing metal nanoparticles with a given concentration of particles by automatically maintaining a given concentration.
Поставленная задача решается тем, что устройство для получения коллоидного раствора наночастиц в жидкости методом лазерной абляции, состоящее из кюветы для абляции, металлического образца с возможностью сканирования по образцу, магнитной мешалки отличается от прототипа тем, что кювета для получения раствора является проточной, в систему добавлены два резервуара для исходной жидкости и для раствора наночастиц, также в системе присутствует анализатор концентрации частиц основанный на системе излучатель-приемник и установлена обратная связь регулирующая скорость потока исходной жидкости от концентрации частиц на выходе системы. Полезная модель поясняется чертежом, где представлено устройство непрерывного получения наночастиц метала в жидкости, гдеThe problem is solved in that the device for producing a colloidal solution of nanoparticles in a liquid by laser ablation, consisting of an ablation cuvette, a metal sample with the ability to scan along the sample, a magnetic stirrer differs from the prototype in that the cuvette for receiving the solution is flowing, the system is added two reservoirs for the initial liquid and for the solution of nanoparticles, also in the system there is a particle concentration analyzer based on the emitter-receiver system and the reverse is established communication regulating the flow rate of the initial fluid from the concentration of particles at the output of the system. The utility model is illustrated by the drawing, which shows a device for the continuous production of metal nanoparticles in liquid, where
1 - резервуар с исходным раствором (вода, этанол), 2 - резервуар с готовым раствором (коллоидный раствор наночастиц), 3 - прозрачная кювета для абляции, 4 - твердотельный материал для абляции (металлическое серебро), 5 - падение лазерного излучения на образец, 6 - перистальтический насос (насос для жидкости с регулировкой скорости), 7 - магнитная мешалка для получения однородного раствора в кювете, 8 - проточная кювета с двумя прозрачными противоположными стенками для контроля концентрации раствора, 9 - светодиод с длиной волны излучения подобранной в максимум длины поглощения раствора (максимум поглощения 400 нм), 10 -кремниевый фотодиод регистрирующий прохождение излучения через раствор от светодиода, 11 - блок управления скорости насоса в зависимости от показаний фотодиода1 - reservoir with the initial solution (water, ethanol), 2 - reservoir with the finished solution (colloidal solution of nanoparticles), 3 - transparent cuvette for ablation, 4 - solid-state material for ablation (metallic silver), 5 - drop of laser radiation on the sample, 6 - a peristaltic pump (a variable-speed pump for a fluid), 7 - a magnetic stirrer to obtain a homogeneous solution in a cuvette, 8 - a flow cell with two transparent opposite walls to control the concentration of the solution, 9 - LED with a radiation wavelength selected in maximum absorption length of the solution (maximum absorption 400 nm), 10-silicon photodiode detecting the passage of radiation through the solution from the LED, 11 - pump speed control unit depending on the readings of the photodiode
Устройство для получения коллоидного раствора наночастиц в жидкости методом лазерной абляции включает в себя блок питания, источник излучения, проточную кювету, оснащенную окнами для светопропускания, устройство регистрации прошедшего излучения, насос. В качестве источника лазерного излучения для абляции может быть использован импульсный лазер с подходящими параметрами. В качестве источника излучения используется полупроводниковый диод с длиной полны излучения подобранный максимально близко к максимуму поглощения раствора, что позволяет инспектировать изменение интенсивности поглощения раствора. Устройство регистрации прошедшего излучения от светодиода, состоящее из фотоприемника и усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, подключено к насосу с возможностью настройки порога срабатывания на заданную концентрацию раствора путем изменения регулировочного резистора. Во время работы установки происходит медленное движение раствора через кювету регистрации для определения реальной концентрации раствора. Раствор вытекает из кюветы синтеза самотеком. При достижении заданного порога концентрации устройство подает сигнал на включение перистальтического насоса и увеличивает скорость потока исходного раствора в кювету синтеза. При регистрации уменьшения концентрации растворенных частиц происходит отключение насоса. Изобретение позволяет автоматизировать процесс получения коллоидного раствора наночастиц серебра в заданном диапазоне концентрации.A device for producing a colloidal solution of nanoparticles in a liquid by laser ablation includes a power supply unit, a radiation source, a flow cell equipped with windows for light transmission, a device for recording transmitted radiation, a pump. A pulsed laser with suitable parameters can be used as a laser source for ablation. As a radiation source, a semiconductor diode with a length of radiation full selected as close as possible to the maximum absorption of the solution is used, which allows you to inspect the change in the intensity of absorption of the solution. A device for recording transmitted radiation from an LED, consisting of a photodetector and an amplifier with an adjustable gain, is connected to the pump with the ability to adjust the response threshold to a given concentration of the solution by changing the adjustment resistor. During installation, the solution slowly moves through the registration cell to determine the actual concentration of the solution. The solution flows from the synthesis cell by gravity. Upon reaching a predetermined concentration threshold, the device gives a signal to turn on the peristaltic pump and increases the flow rate of the initial solution into the synthesis cell. When registering a decrease in the concentration of dissolved particles, the pump turns off. The invention allows to automate the process of obtaining a colloidal solution of silver nanoparticles in a given concentration range.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012144669/28U RU130402U1 (en) | 2012-10-19 | 2012-10-19 | DEVICE FOR PRODUCING A COLLOIDAL SOLUTION OF NANOPARTICLES IN A LIQUID BY LASER ABLATION METHOD |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012144669/28U RU130402U1 (en) | 2012-10-19 | 2012-10-19 | DEVICE FOR PRODUCING A COLLOIDAL SOLUTION OF NANOPARTICLES IN A LIQUID BY LASER ABLATION METHOD |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU130402U1 true RU130402U1 (en) | 2013-07-20 |
Family
ID=48790901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012144669/28U RU130402U1 (en) | 2012-10-19 | 2012-10-19 | DEVICE FOR PRODUCING A COLLOIDAL SOLUTION OF NANOPARTICLES IN A LIQUID BY LASER ABLATION METHOD |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU130402U1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2517781C2 (en) * | 2012-06-13 | 2014-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Method of production of semiconductor nanoparticles |
| RU173887U1 (en) * | 2016-05-17 | 2017-09-18 | Татьяна Юрьевна Сидоровнина | Device for the synthesis of nanoparticles by pulsed laser ablation in a liquid stream |
| CN109775658A (en) * | 2019-01-22 | 2019-05-21 | 华中科技大学 | A kind of method and system preparing micro-nano material based on tunable laser auxiliary |
| RU197802U1 (en) * | 2019-05-06 | 2020-05-28 | Федор Владимирович Кашаев | Device for the formation of nanoparticles by pulsed laser ablation of a target in a liquid |
| RU2756111C1 (en) * | 2020-07-06 | 2021-09-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования. "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Method for producing stabilised nanodispersed cerium dioxide particles |
-
2012
- 2012-10-19 RU RU2012144669/28U patent/RU130402U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2517781C2 (en) * | 2012-06-13 | 2014-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Method of production of semiconductor nanoparticles |
| RU173887U1 (en) * | 2016-05-17 | 2017-09-18 | Татьяна Юрьевна Сидоровнина | Device for the synthesis of nanoparticles by pulsed laser ablation in a liquid stream |
| CN109775658A (en) * | 2019-01-22 | 2019-05-21 | 华中科技大学 | A kind of method and system preparing micro-nano material based on tunable laser auxiliary |
| RU197802U1 (en) * | 2019-05-06 | 2020-05-28 | Федор Владимирович Кашаев | Device for the formation of nanoparticles by pulsed laser ablation of a target in a liquid |
| RU2756111C1 (en) * | 2020-07-06 | 2021-09-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования. "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Method for producing stabilised nanodispersed cerium dioxide particles |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU130402U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCING A COLLOIDAL SOLUTION OF NANOPARTICLES IN A LIQUID BY LASER ABLATION METHOD | |
| KR102779340B1 (en) | Slurry Monitor Coupling Bulk Size Distribution and Single Particle Detection | |
| CN104164537B (en) | Vacuum refining physical simulation experiment method and device in a kind of steelmaking process | |
| WO2011073410A1 (en) | Methods and systems for optical characterisation | |
| CN108449960A (en) | Systems and methods for detecting particles in liquids or air | |
| CN100541204C (en) | A measuring device and measuring method for the velocity distribution of a microfluidic channel | |
| Ding et al. | A novel handheld high-throughput device for rapid detection of phytoplankton in ship’s ballast water | |
| Khan | Dynamic light scattering | |
| KR101897232B1 (en) | Apparatus of image detector for detecting particulate in liquid | |
| JP5105377B2 (en) | Surface tension measuring device and method | |
| JP6327337B2 (en) | Suspension with controlled particle size of noble metal nanoparticles | |
| JPH0786457B2 (en) | Method and apparatus for measuring fine particles in liquid | |
| CN108801883B (en) | Micro suspended particle flow optical detection mechanism and detection method | |
| CN206132579U (en) | Measurement device for single -particle is restrainted scattering light intensity and is distributed | |
| CN106442278A (en) | Measurement device and measurement method for scattered light intensity distribution of single particle beam | |
| CN221078468U (en) | Detection device for detecting refractive index of liquid based on light path refraction | |
| RU2426990C1 (en) | Method of optical analysis of thrombocyte aggregation | |
| CN209416867U (en) | An ultrafast spectroscopic research device for microparticles | |
| JP2005091186A (en) | Method for measuring viscosity of liquid and measuring device for index indicating viscosity | |
| JP4214933B2 (en) | Liquid viscosity measuring device and viscosity measuring method | |
| US20220178811A1 (en) | Opto-Fluidic Apparatus for Individual Interrogation of Organisms | |
| CN109374487A (en) | A device for ultrafast spectroscopy of microparticles | |
| JP2012058040A (en) | Micro object amount measuring apparatus and micro object amount measuring method | |
| JP2006047064A (en) | Particle size distribution measuring method and particle size distribution measuring apparatus | |
| CN103954538B (en) | A kind of dry type grain graininess measurement mechanism |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20191020 |