Ҳар касе, ки дар саноати абразивҳо, оташгирандагон ё сафолҳо кор кардааст, инро медонад.карбиди силикони сабзКор бо микрохока хеле душвор аст. Ин мавод, ки сахтии он ба алмос наздик аст ва гузаронандагии аълои гармӣ ва барқӣ дорад, табиатан барои суфтакунии дақиқ, рефракторҳои баландсифат ва сафолҳои махсус мувофиқ аст. Аммо, танҳо ба назар гирифтани сахтии он барои истифодаи самараноки он кофӣ нест - дар ин хокаи сабзи ба назар оддӣ аз он чизе, ки ба назар мерасад, чизҳои бештаре ҳастанд. Калид дар "андозаи зарраҳо" аст.
Муҳандисони ботаҷрибаи мавод аксар вақт мегӯянд: "Ҳангоми арзёбии мавод, аввал ба хока нигоҳ кунед; ҳангоми арзёбии хока, аввал ба зарраҳо нигоҳ кунед." Ин комилан дуруст аст. Андозаи зарраҳои микрохокаи сабзи карбиди кремний мустақиман муайян мекунад, ки оё он дороии пуриқтидор хоҳад буд ё монеаи назаррас дар истифодаҳои минбаъда. Имрӯз мо ба он меомӯзем, ки чӣ гуна андозаи ин зарраҳо назорат карда мешавад ва мушкилоти техникӣ барои ноил шудан ба ин назорат чӣ гунаанд.
I. «Сайқа кардан» ва «ҷудо кардан»: «Тартиби ҷарроҳӣ»-и сатҳи микрон
Барои ба даст овардани идеалмикропорошкаи карбиди силикони сабз, қадами аввал ин "шикастани" кристаллҳои калони сабзи карбиди кремний аст. Ин ба мисли шикастани онҳо бо болға оддӣ нест, балки раванди нозуке аст, ки дақиқии ниҳоиро талаб мекунад.
Усули асосии майдакунии механикӣ аст. Гарчанде ки он ноҳамвор садо медиҳад, он назорати дақиқро талаб мекунад. Осиёбҳои кураӣ маъмултарин "майдони омӯзишӣ" мебошанд, аммо истифодаи кураҳои пӯлоди оддӣ метавонад ба осонӣ ифлосҳои оҳанро ворид кунад. Ҳоло усулҳои пешрафтатар аз рӯйпӯшҳои сафолӣ ва кураҳои майдакунии карбиди кремний ё цирконий барои таъмини покӣ истифода мебаранд. Танҳо майдакунии кураӣ кофӣ нест; барои ба даст овардани микрохокаи нозуктар ва якхелатар, махсусан дар диапазони зер аз 10 микрометр (µm), "майдакунии ҳавоӣ" истифода мешавад. Ин усул ҷараёни ҳавои баландсуръатро барои бархӯрд ва вайроншавии соиш истифода мебарад, ки боиси ифлосшавии ҳадди ақал ва тақсимоти нисбатан тангтари андозаи зарраҳо мегардад. Майдакунии тар вақте ки хокаҳои ултрамайда (масалан, камтар аз 1 µm) лозим аст, ба кор медарояд. Он самаранок аз ҷамъшавии хока пешгирӣ мекунад, ки дар натиҷа лойи бо парокандагии беҳтар ба вуҷуд меояд.
Аммо, танҳо "майда кардан" кофӣ нест; технологияи аслии аслӣ дар "таснифот" аст. Хокаҳое, ки тавассути майдакунӣ истеҳсол мешаванд, ногузир аз ҷиҳати андоза фарқ мекунанд ва ҳадафи мо интихоби танҳо диапазони андозаи дилхоҳ аст. Ин мисли интихоби танҳо зарраҳои рег бо диаметри 0,5 то 0,6 миллиметр аз тӯдаи рег аст. Мошинҳои таснифоти ҳавои хушк айни замон аз ҳама васеъ истифодашавандаанд, ки қувваи марказгурез ва аэродинамикаро барои ҷудо кардани хокаҳои дағал ва майда бо самаранокии баланд ва ҳосилнокии калон истифода мебаранд. Аммо як мушкилӣ вуҷуд дорад: вақте ки хок ба қадри кофӣ майда мешавад (масалан, аз чанд микрометр камтар), зарраҳо майл доранд, ки аз сабаби қувваҳои ван дер Ваалс (агломератсия) ба ҳам ҷамъ шаванд, ки барои таснифгарони ҳаво ҷудо кардани дақиқи онҳоро дар асоси андозаи инфиродии зарраҳо душвор мегардонад. Дар ин ҳолат, таснифоти тар (масалан, таснифоти таҳшиншавии марказгурез) баъзан метавонад муфид бошад, аммо раванд мураккаб аст ва хароҷот меафзояд.
Пас, шумо мебинед, ки тамоми раванди назорати андозаи зарраҳо асосан мубориза ва созиши доимӣ байни "майдакунӣ" ва "тасниф" аст. Майдакунӣ ба зарраҳои майдатар нигаронида шудааст, аммо зарраҳои хеле майда ба агломератсия майл доранд ва ба таснифот халал мерасонанд; таснифот ба дақиқии бештар нигаронида шудааст, аммо аксар вақт бо хокаҳои майдаи агломератсияшуда мушкилот эҷод мекунад. Муҳандисон аксари вақти худро барои мувозинат кардани ин талаботҳои мухолиф сарф мекунанд.
II. «Монеаҳо» ва «ҳалли масъалаҳо»: Хорҳо ва нур дар роҳ ба сӯи назорати андозаи зарраҳо
Назорати боэътимоди андозаи зарраҳои микрохокаи карбиди сабзи кремний на танҳо майдакунӣ ва таснифро дар бар мегирад. Якчанд "монеаҳо"-и воқеӣ дар роҳ ҳастанд ва бидуни ҳалли онҳо, назорати дақиқ ғайриимкон аст.
Монеаи аввал ин вокуниши манфӣ аз сабаби «сахтӣ» аст.Карбиди силикони сабзхеле сахт аст, ки барои майда кардан энергияи бузургро талаб мекунад, ки боиси фарсудашавии назарраси таҷҳизот мегардад. Ҳангоми майдакунии ултрамайда, фарсудашавии воситаҳои майдакунӣ ва лайнерҳо миқдори зиёди ифлосиҳоро ба вуҷуд меорад. Ин ифлосиҳо ба маҳсулот омехта шуда, тозагии онро зери хатар мегузоранд. Агар сатҳи ифлосиҳо хеле баланд бошад, тамоми заҳмати шумо барои назорат кардани андозаи зарраҳо бефоида мегардад. Дар айни замон, саноат бо ҷидду ҷаҳд маводҳои бештари майдакунии тобовар ва фарсудашавӣ ва такмил додани сохторҳои таҷҳизотро таҳия мекунад, ки ҳама бо ин "паланги сахт" мубориза мебаранд.
Паланги дуюм дар ҷаҳони хокаҳои майда "қонуни ҷалб" аст - агломератсия. Ҳар қадар зарраҳо майдатар бошанд, масоҳати мушаххаси онҳо калонтар ва энергияи сатҳӣ баландтар аст; онҳо табиатан майл доранд, ки "якҷоя шаванд". Ин агломератсия метавонад "агломератсияи нарм" (ки бо қувваҳои байнимолекулавӣ, ба монанди қувваҳои ван дер Ваалс, ки нисбатан ба осонӣ аз ҳам ҷудо мешаванд, нигоҳ дошта шавад) ё "агломератсияи сахт"-и даҳшатноктар бошад (ки дар он ҷо ҳангоми майдакунӣ ё калсинатсия сатҳҳои зарраҳо қисман об мешаванд ё ба аксуламалҳои кимиёвӣ дучор мешаванд ва онҳоро сахт кафшер мекунанд). Пас аз ташкил ёфтани агломератҳо, онҳо дар асбобҳои таҳлили андозаи зарраҳо ҳамчун "зарраҳои калон" пинҳон мешаванд, ки ба таври ҷиддӣ ба доварии шумо халал мерасонанд; дар татбиқи амалӣ, ба монанди сайқал додани моеъҳо, ин агломератҳо "гунаҳкорон"-е мебошанд, ки сатҳи коргоҳро харошидаанд. Ҳалли агломератсия як мушкили ҷаҳонӣ аст. Ғайр аз илова кардани иловаҳо ва беҳсозии раванд ҳангоми майдакунӣ, як равиши пурқувваттар тағир додани сатҳи хока аст, ки ба он "пӯшиш" медиҳад, то энергияи сатҳро кам кунад ва аз хоҳиши пайваста "якҷоя шудан" пешгирӣ кунад.
Ⅲ. Паланги сеюм номуайянии дохилии «андозагирӣ» аст.
Шумо аз куҷо медонед, ки андозаи зарраҳое, ки шумо назорат кардаед, он чизест, ки шумо фикр мекунед? Таҳлилгарони андозаи зарраҳо чашмони мо ҳастанд, аммо принсипҳои гуногуни андозагирӣ (дифракцияи лазерӣ, седиментатсия, таҳлили тасвир) ва ҳатто усулҳои гуногуни парокандагии намунаҳо тибқи як принсип метавонанд натиҷаҳои хеле гуногун диҳанд. Ин махсусан барои хокаҳоест, ки аллакай агломератсия шудаанд; агар парокандагии дуруст пеш аз андозагирӣ ба даст оварда нашавад (масалан, илова кардани дисперсантҳо, коркарди ултрасадо), маълумоти бадастомада аз вазъияти воқеӣ дур хоҳад буд. Бе андозагирии боэътимод, назорати дақиқ танҳо гапҳои холӣ аст.
Бо вуҷуди ин мушкилот, саноат пайваста дар ҷустуҷӯи роҳҳои ҳал аст. Масалан, такмил ва зеҳнии тамоми раванд як тамоюли асосӣ аст. Тавассути таҷҳизоти онлайнӣ оид ба мониторинги андозаи зарраҳо, бозхондани маълумот дар вақти воқеӣ ва танзими автоматии параметрҳои майдакунӣ ва таснифот ба раванди устувортар оварда мерасонад. Ғайр аз ин, технологияи тағир додани сатҳ таваҷҷӯҳи бештарро ба худ ҷалб мекунад, ки дигар пас аз он "восита" нест, балки ба тамоми раванди омодасозӣ ворид карда шудааст, ки агломератсияро аз манбаъ пешгирӣ мекунад ва парокандагии хока ва мутобиқати онро бо системаи татбиқ беҳтар мекунад. III. Даъвати татбиқҳо: Чӣ тавр андозаи зарраҳо ба "санги файласуф" табдил меёбад?
Чаро барои назорати андозаи зарраҳо чунин кӯшишҳои зиёд кардан лозим аст? Бо назардошти татбиқи амалӣ инро равшан кардан мумкин аст. Дар соҳаи суфтакунӣ ва сайқалдиҳии дақиқ, ба монанди сайқал додани экранҳои сафирӣ ва лавҳаҳои силикон, тақсимоти андозаи зарраҳои микро-хокаи карбиди силикони сабз як "хатти наҷот" аст. Он тақсимоти хеле танг ва якхелаи андозаи зарраҳоро талаб мекунад, ки комилан аз "зарраҳои калонҳаҷм" (инчунин "зарраҳои абразивӣ" ё "зарраҳои кушанда" номида мешаванд) озод аст, вагарна як харошидани амиқ метавонад тамоми қисми гаронбаҳоро вайрон кунад. Дар айни замон, хока набояд агломератҳои сахт дошта бошад, вагарна самаранокии сайқалдиҳӣ паст хоҳад буд ва коркарди сатҳ қаноатбахш нахоҳад буд. Дар ин ҷо назорати андозаи зарраҳо дар миқёси нано ба таври қатъӣ нигоҳ дошта мешавад.
Дар маводҳои пешрафтаи оташбардор, ба монанди мебелҳои кӯраи сафолӣ ва рӯйпӯшҳои кӯраи ҳарорати баланд, назорати андозаи зарраҳо ба "тақсимоти андозаи зарраҳо" тамаркуз мекунад. Зарраҳои дағал ва майда бо таносуби муайян омехта мешаванд; зарраҳои дағал чаҳорчӯбаро ташкил медиҳанд ва зарраҳои майда фосилаҳоро пур мекунанд. Ин имкон медиҳад, ки дар ҳарорати баланд зич ва қавӣ пухта шавад, ки ба муқовимати хуби зарбаи гармӣ оварда мерасонад. Агар тақсимоти андозаи зарраҳо номуносиб бошад, мавод ё сӯрохдор ва пойдор нахоҳад буд, ё хеле шикананда ва ба кафидан майл дорад. Дар соҳаи сафолҳои махсус, ба монанди сафолҳои тирногузар ва ҳалқаҳои мӯҳркунандаи фарсудашавӣ, андозаи зарраҳои хока мустақиман ба микросохтор ва кори ниҳоӣ пас аз пухта таъсир мерасонад. Хокаҳои ултрамайда ва якхела фаъолияти баланди пухта доранд, ки имкон медиҳанд сафолҳои зичии баландтар ва донаҳои майдатар дар ҳарорати пасттар ба даст оварда шаванд ва бо ин васила қувват ва устувории онҳоро ба таври назаррас беҳтар мекунанд. Дар ин ҷо, андозаи зарраҳо сирри дохилии "тақвият"-и маводи сафолӣ мебошад.