RU2107279C1 - Method of determination of nuclear membrane porosity - Google Patents
Method of determination of nuclear membrane porosity Download PDFInfo
- Publication number
- RU2107279C1 RU2107279C1 RU96114582A RU96114582A RU2107279C1 RU 2107279 C1 RU2107279 C1 RU 2107279C1 RU 96114582 A RU96114582 A RU 96114582A RU 96114582 A RU96114582 A RU 96114582A RU 2107279 C1 RU2107279 C1 RU 2107279C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- particles
- membrane
- pores
- porosity
- energy
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области мембранных фильтров на основе ядерных трековых мембран, применяемых для очистки питьевой вводы и воды для медпрепаратов, для фильтрации плазмы крови и биологических жидкостей, для фильтрации воздуха особо чистых помещений (больничных операционных, промышленных помещений для производства прецизионных средств микроэлектроники, производства компакт-дисков). The invention relates to the field of membrane filters based on nuclear track membranes used for the purification of drinking inlets and water for medications, for filtering blood plasma and biological fluids, for filtering air in extremely clean rooms (hospital operating rooms, industrial premises for the production of precision microelectronics, compact production drives).
Известны способы определения пористости ядерных мембран [1,2]. Known methods for determining the porosity of nuclear membranes [1,2].
1. Прямой метод. Образец разрушают и оценивают объем твердой части пористого образца [2]. Пористость определяют по формуле
где
ε - общая пористость; Vтв - объем твердой части образца; Vм- объем образца мембраны в целом. Однако прямой метод является деструктивным, т.е. связан с разрушением образца. Другим недостатком прямого метода является то, что он учитывает не только открытые, но и закрытые поры, что искажает информацию.1. The direct method. The sample is destroyed and the volume of the solid part of the porous sample is estimated [2]. The porosity is determined by the formula
Where
ε is the total porosity; V TV is the volume of the solid part of the sample; V m - the volume of the sample membrane as a whole. However, the direct method is destructive, i.e. associated with the destruction of the sample. Another disadvantage of the direct method is that it takes into account not only open, but also closed pores, which distorts information.
Весовой метод [2]. Рассчитывают долю объема по формуле
где
Gоб - масса образца; ai и ρi - соответственно процентное содержание и плотность i-й составной части мембраны.Weighting method [2]. Calculate the volume fraction by the formula
Where
G about - the mass of the sample; a i and ρ i are the percentage and density of the i-th membrane component, respectively.
Однако указанный метод может быть применен для случаев, когда известен состав мембраны, а также содержание и плотность каждой составной части мембраны. Весовой метод дает информацию обо всех порах (он одновременно учитывает и открытые и закрытые поры) и, соответственно, искажает информацию о производительности мембран. However, this method can be applied in cases where the composition of the membrane is known, as well as the content and density of each component of the membrane. The weight method provides information about all pores (it simultaneously takes into account open and closed pores) and, accordingly, distorts information about the performance of membranes.
Метод расширения газа [2]. Образец мембраны помещают в наполненный газом сосуд, затем этот сосуд соединяют с другим, из которого газ эвакуирован. Зная первоначальное P1 и конечное P2 давления в сосуде, рассчитывают величину
где
V0 и - объем сосуда с образцом и без образца соответственно: P1 и P2 - начальное и конечное давления в сосуде. Однако метод расширения газа является весьма грубым, он имеет невысокую точность.The method of gas expansion [2]. A membrane sample is placed in a vessel filled with gas, then this vessel is connected to another, from which the gas is evacuated. Knowing the initial P 1 and final P 2 pressure in the vessel, calculate the value
Where
V 0 and - the volume of the vessel with the sample and without the sample, respectively: P 1 and P 2 - the initial and final pressure in the vessel. However, the method of gas expansion is very crude, it has a low accuracy.
Метод пропитки [2]. Образец мембраны, предварительно взвешенный насыщают смачивающей жидкостью и проводят взвешивание повторно, после чего рассчитывают εo
где
Gоб-масса образца, насыщенного жидкостью, ρж - плотность жидкости.Impregnation method [2]. A sample of the membrane, previously weighed, is saturated with a wetting liquid and weighing is repeated, after which ε o
Where
G r is the mass of the sample saturated with liquid, ρ W is the density of the liquid.
Однако для тонких мембран и этот метод плохо пригоден из-за большой ошибки в определении пористости. However, for thin membranes this method is also poorly suited due to a large error in the determination of porosity.
Известен также метод пропитки в сочетании с оптическим методом, когда образец мембраны приводят в соприкосновение с поверхностью равнобедренной стеклянной призмы, представляющей собой поверхность полного отражения. По мере заполнения под жидкостью растет доля площади основания призмы, на которой полное отражение нарушено. Однако метод пропитки в сочетании с оптическим методом обладает невысокой точностью определения пористости мембран. An impregnation method is also known in combination with the optical method, when a membrane sample is brought into contact with the surface of an isosceles glass prism, which is a surface of total reflection. As filling under the liquid, the fraction of the base area of the prism, on which the total reflection is disturbed, increases. However, the impregnation method in combination with the optical method has low accuracy in determining the porosity of membranes.
Все рассмотренные известные способы определения пористости мембран имеют невысокую точность. All considered known methods for determining the porosity of membranes have low accuracy.
Суть предлагаемого метода заключается в проведении энергетического анализа частиц, например ионов гелия (6-8 МэВ) или ионов азота (16,2 МэВ), прошедших через ядерную трековую мембрану, сориентированную относительно пучка ионов так, что оси пор (параллельные друг другу) располагаются параллельно траектории ионов коллимированного пучка. Соотношение площадей энергетических пиков частиц, прошедших непосредственно через пленку и через поры в ней, определяет суммарную площадь пор, приходящихся на единицу поверхности, т.е. определяет пористость ядерной мембраны. The essence of the proposed method is to conduct an energy analysis of particles, for example, helium ions (6-8 MeV) or nitrogen ions (16.2 MeV) that have passed through a nuclear track membrane oriented relative to the ion beam so that the pore axes (parallel to each other) are parallel to the ion trajectory of the collimated beam. The ratio of the areas of the energy peaks of the particles that passed directly through the film and through the pores in it determines the total area of pores per unit surface, i.e. determines the porosity of the nuclear membrane.
Дополнительным преимуществом предлагаемого метода определение пористости ядерных мембран является возможность определения конусности отверстий ядерных мембран, поскольку ионы, прострелившие конусообразную часть отверстий (пор) имеют промежуточную энергию. An additional advantage of the proposed method for determining the porosity of nuclear membranes is the ability to determine the conicity of the holes of the nuclear membranes, since the ions that shot through the conical part of the holes (pores) have intermediate energy.
Пример осуществления способа. An example implementation of the method.
Для определения пористости ядерной трековой мембраны (толщиной 5,3 мкм) последнюю помещают в камеру облучения циклотронным пучком ионов азота, ускоренных до энергии E0=16,4 МэВ. Энергетический анализ частиц, прошедших через пленку и поры в ней, проводят с помощью полупроводникового детектора и анализатора импульсов. Ионы азота, прошедшие непосредственно через поры в ядерной мембране, не меняют своей первоначальной энергии E0, в то время как ионы, прошедшие через пленку, теряют в ней часть энергии и имеют на выходе уменьшенную энергию E'.To determine the porosity of the nuclear track membrane (5.3 μm thick), the latter is placed in the irradiation chamber with a cyclotron beam of nitrogen ions accelerated to an energy of E 0 = 16.4 MeV. The energy analysis of particles passing through the film and the pores in it is carried out using a semiconductor detector and a pulse analyzer. Nitrogen ions passing directly through the pores in the nuclear membrane do not change their initial energy E 0 , while ions passing through the film lose part of the energy in it and have a reduced energy E 'at the output.
На фиг. 1 приведен характерный энергетический спектр ионов азота, прошедших через трековую мембрану. Участки спектра вблизи E0 и E1, соответствуют частицам, которые пролетели сквозь мембраны без столкновений и через основной слой пленки соответственно. Ионы, так или иначе прострелившие конусообразную часть отверстий (пор), имеют промежуточную энергию E1.In FIG. Figure 1 shows the characteristic energy spectrum of nitrogen ions that have passed through a track membrane. The spectral regions near E 0 and E 1 correspond to particles that flew through the membrane without collisions and through the main layer of the film, respectively. Ions, one way or another, shot through the cone-shaped part of the holes (pores), have an intermediate energy E 1 .
Пористость мембраны определяют, исходя из выражения
где
N0-число частиц, зарегистрированных в участке энергетического спектра вблизи максимальной энергии E0;
N1- число частиц, зарегистрированных в участке энергетического спектра вблизи минимальной энергии E1;
N1-число частиц, зарегистрированных в участке энергетического спектра в промежуточной области между E0 и E1.Membrane porosity is determined based on the expression
Where
N 0 is the number of particles recorded in the energy spectrum region near the maximum energy E 0 ;
N 1 is the number of particles recorded in the energy spectrum region near the minimum energy E 1 ;
N 1 is the number of particles recorded in the energy spectrum in the intermediate region between E 0 and E 1 .
Из спектра, показанного на фиг. 1 с помощью формулы (5) получены значения поверхностной пористости ε ≈ 7%. From the spectrum shown in FIG. 1, using the formula (5), the surface porosity ε ≈ 7% was obtained.
Предлагаемый способ позволяет для мембраны толщиной t делать оценку формы и размеров конусной части пор (фиг. 2). Оценку отношения диаметров поры на поверхности пленки d1 и в цилиндрической части d0 (фиг. 2) проводят по формуле
где
N0 и N1 то же, что и в формуле (5).The proposed method allows for a membrane of thickness t to evaluate the shape and size of the conical part of the pores (Fig. 2). The assessment of the ratio of pore diameters on the surface of the film d 1 and in the cylindrical part d 0 (Fig. 2) is carried out according to the formula
Where
N 0 and N 1 is the same as in formula (5).
Таким образом, предлагаемый метод позволяет определить с достаточной для практических применений точностью пористость мембраны. Thus, the proposed method allows us to determine the porosity of the membrane with sufficient accuracy for practical applications.
Claims (1)
где N0 - число частиц, зарегистрированных в участке энергетического спектра вблизи максимальной энергии E0;
N1 - число частиц, зарегистрированных в участке энергетического спектра вблизи минимальной энергии E1;
N' - число частиц, зарегистрированных в участке энергетического спектра в промежуточной области между E0 и E1.A method for determining the porosity of nuclear membranes by isolating and processing signals associated with pores, characterized in that the membrane is placed in the irradiation chamber and irradiated with a beam of particles accelerated at the cyclotron, and the selection of signals associated with pores is carried out by measuring the energy spectrum of particles passing through the pores and directly through the membrane film, then the areas of energy peaks of the particles passing through the pores and the membrane film are determined, and their porosity is determined based on the expression
where N 0 is the number of particles recorded in the energy spectrum region near the maximum energy E 0 ;
N 1 is the number of particles recorded in the energy spectrum region near the minimum energy E 1 ;
N 'is the number of particles recorded in the energy spectrum in the intermediate region between E 0 and E 1 .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96114582A RU2107279C1 (en) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | Method of determination of nuclear membrane porosity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96114582A RU2107279C1 (en) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | Method of determination of nuclear membrane porosity |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2107279C1 true RU2107279C1 (en) | 1998-03-20 |
RU96114582A RU96114582A (en) | 1998-10-10 |
Family
ID=20183492
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96114582A RU2107279C1 (en) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | Method of determination of nuclear membrane porosity |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2107279C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7040512B2 (en) | 1999-04-04 | 2006-05-09 | Soda-Club (Co2) Atlantic Gmbh | Filter integrity testing system and method, and water purification system comprising same |
CN117214065A (en) * | 2023-09-27 | 2023-12-12 | 兰州大学 | Method for measuring solid surface porosity by utilizing infrared spectrum characteristic peak method |
-
1996
- 1996-07-17 RU RU96114582A patent/RU2107279C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Датнерский Ю.И. Обратный осмос и ультрафильтрация. М.: Химия, 1978, с.351. 2. Брок, Томас Д. Мембранная фильтрация. М.: Мир, 1987, с.462. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7040512B2 (en) | 1999-04-04 | 2006-05-09 | Soda-Club (Co2) Atlantic Gmbh | Filter integrity testing system and method, and water purification system comprising same |
CN117214065A (en) * | 2023-09-27 | 2023-12-12 | 兰州大学 | Method for measuring solid surface porosity by utilizing infrared spectrum characteristic peak method |
CN117214065B (en) * | 2023-09-27 | 2024-05-03 | 兰州大学 | Method for measuring solid surface porosity by utilizing infrared spectrum characteristic peak method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Beck et al. | Hindrance of solute diffusion within membranes as measured with microporous membranes of known pore geometry | |
EP0640822B1 (en) | Integrity test for porous structures using acoustic emission | |
Pustilnik et al. | Environment status of blue compact galaxies and trigger of star formation | |
Cowan et al. | The experimental determination of the thickness of a shock front in a gas | |
Vater | Production and applications of nuclear track microfilters | |
RU2107279C1 (en) | Method of determination of nuclear membrane porosity | |
Patel et al. | Quantitative spectroscopy of micron‐thick liquid films | |
Chen et al. | Some properties of Nuclepore filters | |
Zubkov et al. | Critical opalescence | |
Remmert et al. | Gas permeability and cross section of latent ion tracks in polymers | |
Beitz et al. | High sensitivity photoacoustic spectrometer for variable temperature solution studies | |
Vater et al. | Nuclear track microfilters made of mica | |
JPS59214765A (en) | Plasma separator and use thereof | |
Greenwood et al. | State-selective one-electron capture from He, Ne and Ar by 4 keV state-prepared ions | |
De Dea et al. | Cluster and solute velocity distributions in free-jet expansions of supercritical CO2 | |
Packard et al. | Manufacture, observation, and test of membranes with locatable single pores | |
RU2196319C2 (en) | Procedure measuring specific surface of dispersive and porous materials | |
Delumyea et al. | Comparison of reflectance and photoacoustic photometry for determination of elemental carbon in aerosols | |
Ensinger et al. | Nuclear track microfilters: gas separation ability and β-radiation stability | |
Robinson | HPLC: the new King of analytical chemistry? | |
Iida et al. | A simple passive method of collecting water vapour for environmental tritium monitoring | |
SU1469322A1 (en) | Method of determining porosity of adsorbents | |
RU2024845C1 (en) | Method of measuring sizes of pores of membranes | |
JPS63269042A (en) | Method for measuring particle size distribution of high density specimen utilizing diffraction of laser beam | |
D'Angelo et al. | The K spectrum of ionospheric irregularities |