越来越活性自由基化学物种管理几个基本化学过程在自然界,尤其是燃烧和氧化。直到现在直接测量的成分和浓度的自由基所指的一个挑战化学家由于复杂性和费用的必要设备。app亚博体育Micro-ESR传感器的创新设计决定了自由基与低成本,紧凑和加固的设备。
新的低成本应用程序启用的光谱仪,如在线测量发动机和机械的润滑剂分解空气颗粒在线监测柴油机排气甚至旋转免疫测定医学诊断。
电子自旋共振
电子自旋共振(ESR)谱仪确定了自由基的浓度和成分出现在样本。自由基与未配对电子的分子或原子物种通常高活性。样品被加载到高频共振腔的慢变均匀磁场。未配对电子辐照与微波辐射在一个固定的频率将进行共振自旋向上和向下的状态之间的转换在一个磁场由特征方程1,从概念上讲,如图2所示。
图1所示。Micro-ESR传感器是包含在一个高品质因数陶瓷谐振
图2。电子刺激通过入射微波能量的转换
h是普朗克常数,β是玻尔磁子,ν是共振频率,h是应用磁场,和g是一个激进的特征(g因子,实证确定数量,通常接近2.0000)。示例中的激进的浓度决定了磁场共振g因子的函数,和共振峰的高度。
Micro-ESR特性更好的敏感性和成本降低了1000倍相比,传统的ESR光谱仪。
表1。规范
| 电源电压 |
12-32直流 |
| 传感器输出 |
选择USB,网络通讯协议®rs - 232,以太网,可以。额外的通信标准可根据客户规格。 |
| 维度: |
2.25英寸Φ1.5英寸高的圆柱形金属包液压和电气连接。 |
| 配件 |
标准件7/16-inch JIC,《不扩散核武器条约》,其他的可以根据客户规格。 |
| 量测量 |
氧化和烟尘(过氧化自由基和碳自由基)、含水量、燃料稀释(海洋应用程序),射频介质介电常数。 |
| 操作温度范围 |
-30°C + 120°C |
| Max。入口油温 |
160°C + |
实验结果
初步实验验证与DPPH光谱仪进行了操作,包含一个稳定的自由基,染料溶解在甲苯溶剂。DPPH溶于甲苯展品特点的共振峰,对应超精细分裂。
机油从本田汽油发动机进行了研究。作为抗氧化剂氧化包在石油耗尽,过氧化自由基的强度(RO2•)信号从零稳步增加。这是诱导期。同时,过氧化自由基信号g因子的增加略烃链分解。
当石油接近结束其使用寿命,过氧化自由基信号的强度大幅增加,失败是迫在眉睫,如图3所示。
图3。过氧化自由基和里程
氧化的连锁反应可以更详细地检查理解的重要性在润滑剂分解过氧化自由基。首先,自由基是由暴露石油在高温下氧气的存在:
链式反应然后传播:
通常情况下,被添加到基础油抗氧化剂,这与过氧化自由基反应,使它无害。然而,随着石油消耗,抗氧化剂过氧化自由基的浓度增加和分解加速。
在图4中,这些化合物可以被观察到的实验。通常使用气缸润滑油一次,然后在发动机燃烧。润滑油饲料利率也必须调整取决于燃油中的硫浓度,和燃料的硫含量测量感兴趣的ship操作符寻求减少运营成本。
图4。ESR谱的船用发动机气缸润滑油样品
应用程序
上面的示例清晰地显示应用的广度(100马力天然气汽车75000马力船用柴油)传感器可以应用的地方。如图4所示,炭黑颗粒很容易检测到的光谱仪,当溶解在油和同样来自空气中的烟尘。这使得它的使用来确定空气中的烟尘颗粒的成分和浓度在车辆或动力装置排放。只是作为一个汽油发动机氧传感器是用来调整燃气混合防止引擎运行太丰富,一个电子自旋共振机载烟尘传感器可用于调整柴油机的燃料空气混合物,防止过多的微粒排放。这是一个非常重要的应用程序的新排放标准不断挑战汽车制造商降低微粒排放。
竞争优势
这种光谱仪确定内在的化学性质的石油(化学成分的浓度),而其他方法测量油的物理性质(如介电常数、粘度、电阻抗),然后将这些数据与基础油的化学变化。
另一个好处是,光谱仪给予绝对的油的状况。新的石油零谱我。e没有自由基,碳或其他污染物存在于石油。任何ESR谱的存在清楚地表明,存在于石油污染。
此外,每个自由基的g因子如方程1只弱依赖于温度。因为自由基在石油可以唯一标识g-factors,这使得用户能够轻松识别任何ESR信号与绝对的信心在任何操作温度。ESR意味着没有其他化合物的特异性比自由基或过渡金属离子将产生一个信号。的技术,因此,不表现出crossfactors常见与其他传感器。
这个应用程序的光谱仪为终端用户提供了新的和具有成本效益的方法,以确保符合环保标准。它还允许用户识别当发动机运行太富有,这严重降低了燃油效率。
结论
Micro-ESR象征的基本进展最先进的化学传感器技术。尽管巨大的电子自旋共振谱的应用广度,没有基本的进步光谱仪的核心设计直到现在。
这些信息已经采购,审核并改编自力量提供的材料BioSpin - NMR, EPR和成像。亚博网站下载
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