Разработка метода бесконтактной резонансной полости Dielectric Спектроскопические исследования целлюлозной бумаги
4 октября 2019 г.
Протокол для неразрушающего анализа содержания клетчатки и относительного возраста бумаги.
Этот метод обеспечивает объективную, машинно-повторяемую альтернативу проведению традиционного оптоволоконные анализы бумаги, и он превышает метрологические пределы традиционного анализа волокон. В отличие от традиционного анализа волокон, он быстрый, бесконтактный, неразрушительный и не требует специальной подготовки и не зависит от остроты зрения отдельного аналитика. Завехать всю производственную информацию, предоставленную с помощью бумаги, такие как вес основы, рекламируемый производителем контент после потребления отходов, и рекламируемая яркость производителя.
Носите перчатки, и выполнять обработку с пинцетом, чтобы избежать creasing и загрязняющих образцы бумаги. Возьмите в среднем 10 измерений толщины вдоль листа из ream, используя калипер. Определите машину и пересекаемые направления листа.
Используя protractor, определите и вырежьте бумагу вдоль нужного угла полосы между машиной и перекрестными направлениями. Используя роторный резак, нарежьте тест-полоски шириной 0,5 сантиметра и длиной восемь сантиметров в целевой ориентации для образца. Этикетка образцов с одного конца, и хранить между слайдами стеклянной микроскопии.
Хранить под азотной атмосферой до тестирования. Выполните ускоренное тестирование выцветать бумаги, как описано в текстовом протоколе. Вырезать образец полосы из выдержанных образцов бумаги, чтобы соответствовать резонансной полости.
Типичная площадь образца составляет 0,5 сантиметра на восемь сантиметров. Резонансный прибор для тестирования полости состоит из заполненного воздухом стандартного прямоугольного волнового гида WR-90. Запись температуры и относительной влажности.
Возьмем первоначальное чтение фактора качества, q-naught, и резонансной частоты, f-naught, пустой полости. Теперь распоистите образец, закрепленный в держателе образца над слотом в центре полости. Во время измерений образец вставляется в полость через слот в шагах увеличения объема, где объем равен высоте вставленного образца, чем ширина выборки раз толщина образца.
Используя калипер Vernier на крепление образца, вставьте образец в полость на 50-микрон шагом. Возьмите показания фактора качества и резонансной частоты на каждом шагу, пока образец не был снижен на 10 миллиметров в полость. Оттягивать образец из интерьера с тем же шагом в 50 микрон.
Возьмите показания фактора качества и резонансной частоты до тех пор, пока образец не будет полностью отозван. Храните образец между стеклянными горками и возвращайте их в азотную атмосферу. Диэлектрические потери образцов бумаги получены со склона возмущения.
Ориентация образца теста влияет на величину диэлектрической реакции. Сравнение диэлектрической реакции по углу полосы показано для девственных, как получил, синий, 24-фунтовый офисных документов до и после УФ исчезает в течение 169 часов. Полосы, вырезанные из неортогональных углов вдоль бумажного листа, обеспечивают наибольшее разрешение между типами бумаги, особенно при 45-градусной и 60-градусной ориентации.
Dielectric потери профилей хлопчатобумажных облигаций, закупленных федеральным правительством США с использованием 60-градусных полос показывают, что различные концентрации хлопчатобумажного волокна могут быть различимы. Результаты тестирования 100%-х хлопчатобумажной бумаги, закупленной федеральным правительством, были сопоставлены при 46%относительной влажности и 49% относительной влажности. После 169 часов УФ-ускоренного старения, деградация целлюлозного полимера заметно, так как средние значения потерь диэлектрических потерь снизились как для девственных, так и для переработанных сортов.
Примечательно, что техника может различать девственные и переработанные материалы даже после ускоренного периода старения. Контурный участок на основе линейной регрессии подходят показывает диэлектрические потери белого офиса копир бумаги на основе производителя рекламируемой яркости и переработанной макулатуры содержание аналитов. Самое главное помнить при попытке этой процедуры является поддержание последовательной лабораторной температуры и влажности условиях.
Этот метод имеет большие перспективы и прямую полезность не только для целлюлозно-бумажной промышленности, но и для обеспечения учетных данных производства, судебно-медицинской экспертизы, таможенного исполнения, а также археологии и сохранения науки.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данной статье представлен протокол неразрушающего анализа содержания волокон и относительного возраста бумаги. Данный метод предлагает быструю, бесконтактную и машинная-воспроизводимую альтернативу традиционному анализу волокон.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Материаловедение
- Аналитическая химия
- Реставрация бумаги
Теоретические основы
- Традиционный анализ волокон зачастую субъективен и зависит от остроты зрения аналитика.
- Неразрушающие методы имеют важное значение для сохранения целостности бумаги.
- Методы с машинной повторяемостью повышают достоверность результатов.
- Понимание состава волокон имеет решающее значение для оценки качества и возраста бумаги.
Цель исследования
- Обеспечение стандартизированного метода анализа бумажных волокон.
- Повышение точности и эффективности оценки содержания волокон.
- Устранение необходимости в специализированном обучении анализу волокон.
Используемые методы
- Записывайте производственную информацию, такую как поверхностная плотность и содержание вторичного сырья.
- Для работы с образцами бумаги используйте перчатки и пинцет во избежание загрязнения.
- Измерьте толщину листа в нескольких точках с помощью штангенциркуля.
- Определите продольное (машинное) и поперечное направления бумажного листа.
Основные результаты
- Метод обеспечивает объективные и воспроизводимые результаты.
- Он превосходит метрологические пределы традиционных методов.
- Быстрый бесконтактный анализ снижает риск повреждения образца.
- Для эффективного использования не требуется специального обучения.
Выводы
- Данный протокол повышает надежность анализа волокон в бумаге.
- Он предлагает практическое решение для исследователей и реставраторов.
- Этот метод может быть широко внедрен в различных аналитических условиях.
Часто задаваемые вопросы
Значимость для промышленности
Бесконтактная диэлектрическая спектроскопия в резонансном резонаторе позволяет проводить неразрушающий количественный анализ целлюлозных бумажных подложек, устраняя ограничения традиционного деструктивного и субъективного анализа волокон. Данный метод обеспечивает быструю и воспроизводимую характеристику материалов, что способствует сбору статистически достоверных данных для редких или уникальных образцов. Его применение повышает прогностическую точность и достоверность аутентификации материалов в процессах исследований, разработок и контроля качества.
Стратегические применения в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишени
- Обеспечивает объективную дифференциацию состава материала и истории хранения для валидации подложки.
- Способствует снижению механистических рисков за счет получения количественных профилей диэлектрических потерь, связанных с содержанием волокна и старением.
- Облегчает сортировку портфеля материалов путем разграничения первичных и вторичных материалов, в том числе после старения.
Скрининг и разработка анализа
- Подготовка валидированных, неразрушающим методом охарактеризованных субстратов для последующих аналитических рабочих процессов.
- Обеспечение воспроизводимых, машинных повторяемых измерений, подходящих для стандартизации анализа.
- Возможность быстрого скрининга партий материалов на соответствие состава и показателей качества.
Трансляционные и доклинические исследования
- Поддерживает криминалистику и природоохранную науку, обеспечивая возможность неинвазивного анализа исторических или чувствительных материалов.
- Обеспечивает непрерывность процесса от аутентификации материала до последующих аналитических или регуляторных рабочих процессов.
- Снижает риск потери или изменения образцов в ходе доклинической оценки материалов.
Интеграция в конвейер и рабочий процесс
Данный метод внедряется на этапе аутентификации материалов и оценки их качества, поддерживая рабочие процессы от ранних стадий поиска до аналитической валидации и подготовки нормативной документации.
- Биология открытий: Количественные диэлектрические измерения позволяют уточнить состав и старение субстрата, что способствует проверке гипотез и снижению рисков.
- Скрининг: Результаты, воспроизводимые при автоматизированном анализе, позволяют сравнивать разные партии и оценивать готовность анализа.
- Аналитика: Предоставляются статистически интерпретируемые данные о диэлектрических потерях и частоте для надежного сравнения материалов.
- Трансляционные исследования: Неразрушающий анализ сохраняет целостность образцов для последующего использования или архивации.
- Корпоративное повторное использование: Бесконтактный протокол может быть адаптирован для различных типов материалов и аналитических условий.
Операционное и корпоративное влияние
- Научная ценность: повышает прогностическую достоверность и снижает неопределенность при валидации субстрата.
- Операционная ценность: стандартизирует анализ, улучшает воспроизводимость и минимизирует риски при работе с образцами.
- Стратегическая ценность: позволяет быстрее принимать решения о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) и снижает риск ошибок при аутентификации материалов на поздних этапах.
- Влияние на портфель: способствует приоритизации материалов с учетом рисков для их дальнейшей разработки или подачи документов в регуляторные органы.
Особенности реализации
- Требуется доступ к оборудованию для диэлектрической спектроскопии в объемном резонаторе и системам контроля окружающей среды.
- Для получения достоверных результатов измерений необходимы стабильная температура и влажность в лаборатории.
- Для обеспечения воспроизводимости критически важна стандартизация подготовки и обработки образцов между разными исследовательскими группами.
- Метод применим к различным типам бумаги и составам волокон при соответствующей корректировке протокола.
- Практические ограничения включают чувствительность к ориентации образца и колебания условий окружающей среды.
