Introduction
온도, 압력, 및 반응 조건의 넓은 범위의 오일 샘플의 위상 거동의 연구 급식의 다양한 처리하는 정제 조작에 대한 유용한 정보를 얻을 수있다. 특히, 코크스 또는 침전물의 비 제어에 의한 형성 프로세스 유닛 및 라인의 오염이 심각하게 제조 (처리량의 감소), 에너지 효율성 (열전달 저항의 증가) 1, 2, 3에 영향을 미칠 수있다. 가능은 매우 부정적인 경제적 영향 (4)을해야 청소 목적을위한 종료가 필요할 수 있습니다 재료를 오염의 축적에 의한 밀봉을. 사료의 오염 성향의 평가를 수행하는 공정 조건 (5)의 최적화 및 정제 스트림의 배합에 매우 유용 할 수있다.
우리는 현장에서 개발 한실험실 석유 안정성 분석 정제 공정 조건에 따라 오일 샘플의 시각화를 허용한다. 이 장치는 스테인리스 이음쇠 제조되고 하단 밀봉 사파이어 윈도우를 구비 한 반응기에 특별히 설계에 의존한다. 장치의 기본 원리는 온도와 압력의 원하는 범위의 반응기 내부의 샘플 결과 교차 편광 반사 이미지의 조명이다. 반면 비스 브레이킹 (visbreaking) 조건 6, 7, 8, 9 (고압이 필요하지 않은), 반응기 설계는 (수소 전환에 따라 샘플의 거동을 조사하기 위해 철저하고 에뮬레이트 열분해 과정에 초점이 설정 이전 문서 작업 대하여 촉매 하에서 크래킹 높은 H 2 압력)과 높은 사전에서 균열 aquathermal 10 (열ssure 증기) 조건. 따라서, 장치가 최대 6 시간의 반응 시간, 450 ° C, 16 MPa의 양쪽을 유지하는 능력은 20-450 ° C의 온도 범위 및 0.1-16 MPa의 압력 범위에서 작동하기 위해 수정되었다.
온도, 압력, 및 반응 조건의 특정한 범위 하에서 시료의 영상 정보에 대한 분석의 첫 단계는 샘플이 단상 또는 다상인지 여부를 결정하는 것이다. 이 불투명 등방성 물질의 시각화를 허용하고 다른 작업 (11)에 기재된 이방성 물질의 시각화에 한정되지 않음에이 시스템은 유일하다. 샘플의 오염 성향의 주요 지표는 벌크 액체에서 퇴적물을 드롭하는 경향이 있지만, 기액, 액체 - 액체 - 고체, 액체,보다 복잡한 위상 거동이 관찰 될 수있다. 이 HOM 유지하지만, 유용한 정보는 액체의 시각적 진화로부터 추출 될 수있다ogeneous (단상). 시료의 색은 가시 광선 영역에서의 스펙트럼 정보 (380-700 ㎚)의 서브 세트 일 수있는 동안 특히, 영상의 밝기가 굴절률과 시료의 흡광 계수에 관한 것이다 그 화학 9 기술자로 사용된다.
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Protocol
주의 : 공학적 통제 (H 2 유량 제한 기, 압력 조절기 및 파열 디스크 조립) 및 개인 보호 장비 (안전 안경, 내열성 장갑의 사용을 포함, 높은 온도와 압력 조건에서 실험을 수행 할 때 모든 적절한 안전 방법을 사용하여 , 실험실 코트, 전체 길이 바지와 폐쇄 발가락 신발). 사용하기 전에 모든 관련 물질 안전 보건 자료 (MSDS)를 참조하십시오. 다음 단계는 유해한 휘발성 유기 용제 (톨루엔, 디클로로 메탄)의 사용을 포함로, 흄 후드에서 마이크로 반응기로드 및 청소를 실시하고 있습니다.
참고 : 설치 설명 (추가 파일 참조).
1. 마이크로 반응기로드
- 오픈 바닥면 밀봉 (따라서 상단에 위치)와, 수직 거꾸로 마이크로 반응기를 클램프.
참고 :이 단계에서, 사파이어 창, 사용자 정의 가공 자석의 1/16 "페룰,황동 패드 및 하단 너트 아직 조립하지 않아야합니다.- 가스 라인에 마이크로 반응기를 연결하는 데 사용되는 피팅가 닫혀 있는지 확인합니다.
- 얇은 주걱을 사용하여 열려있는 얼굴 도장을 통해 반응기에 샘플의 약 0.6 g을 넣습니다.
- 샘플이 원래 큰 용기에 보관하는 경우, 마이크로 반응기를로드하기 전에 서브 샘플을 만든다.
- 반응기 내부에 장착 시료의 양을 추정하기 전에 로딩 후에 용기와 주걱 달아 질량 차이를 계산한다.
- 열전대 상에 사용자 정의 가공 자석을 밀어 넣습니다.
- 더 큰 원이 위를 향하도록 1/16 "전면 페룰을 밀어 넣습니다.
- 밀봉면 (즉, 밀봉 링 앉아 피팅 홈) 바닥면 밀봉 피팅의 깨끗하고 물기가 있는지 확인합니다.
참고 : 대부분의 중유 시료의 점성이 높은 특성을 감안할 때(S)는, 상기 밀봉면 실수로드 과정 샘플로 도말있어 가능성이 높다.- 톨루엔 면봉의 끝을 찍어 그들을 청소 밀봉 표면에 적용합니다. 샘플을 오염시킬 수있는 반응기 캐비티 내부에 톨루엔을 떨어지지 않도록주의하십시오.
- 톨루엔 세정이 필요한 경우, 상기 밀봉 표면은 다음 단계로 진행하기 전에 건조 확인.
- 사파이어 창이 깨끗하고 건조한 있는지 확인하십시오.
- 사파이어 윈도우가 더러 우면, 적당한 용매에 적신 면봉을 사용하고 창 표면을 청소하는 아세톤을 이용한 최종 세척을 수행; 공기 건조를 할 수 있습니다.
- 밀봉면에 밀봉 링은 밀봉 링의 위에 다음 사파이어 윈도우 및 사파이어 윈도우의 위에 다음 황동 패드로; 황동 패드 윤활제 초소형 핀 머리 크기의 방울을 적용하는 것이 바람직하다.
- 로봇 스레드황동 패드와 사파이어 창을 캡슐화하는 동안 피팅 바닥면 밀봉에 톰 너트. 이 손으로 조인 위치에 도달 할 때까지 아래쪽 너트를 조정합니다.
- 반응기 거꾸로 채, 부사장에 전송합니다. 손으로 조인 위치에서 90 ° 아래 너트를 조여 렌치를 사용합니다.
참고 :이 단계 후, 반응기는 더 이상 거꾸로 개최 할 필요가 없습니다. - 씰의 잠재적 결함을 마이크로 반응기를 확인합니다.
주 : 창의 실의 압축 된 표면이 연속 원을하지 않는 경우 창을 식별 할 수있는 칩이나 균열 또는 결함이있는 도장을 표시 할 수 있습니다.- 결함의 경우에, 검사 용 마이크로 반응기를 연다.
- 반응기를 다시 봉인 할 때 또는 치료 조치를 취하는 후, 아주 새로운 밀봉 링을 사용합니다.
2. 마이크로 반응기 설치
- 마이크로 반응기를로드 밀폐되면, 연결가스 라인 반응기 누출 시험을 수행한다.
- 항상 5 MPa의 최대 압력에서 N 2를 사용하여 누출 시험을 시작한다.
참고 : 누수 테스트를위한 기본 방법은 설치가 실린더에서 가압 한 후 격리 압력 붕괴 시험이다 (개폐 밸브 V2와 V3). 압력이 시간 (30 분) 오랜 시간 동안 안정적으로 유지 한 경우, 누수가 관찰되지 않는다. - 곧 실험 목표 압력 5 MPa의보다 높으면 더 높은 압력에서 추가적인 누설 테스트한다.
주의 : 이러한 추가적인 누설 시험 실험에 원하는 압력 조건이 일치 할 때까지 최대 6 MPa의 압력 증가로 수행 될 수있다. 리크 테스트 및 초기화 동작 모두에 대한 압력의 상한으로 16 MPa로를 고려한다.
주 : 이번 실험 설정을 가압하기 위해 사용되는 기체 (예 인화성 가스 등) 불활성이 아닌 경우, t를 이용하여 누설 다른 일련의 테스트를 수행그는 N 2 누설 시험의 성공적인 시리즈에 가스 파견 대상.
- 항상 5 MPa의 최대 압력에서 N 2를 사용하여 누출 시험을 시작한다.
- 성공적인 누출 시험 후, 다음 설치 단계를 착수하기 전에 설정을 감압.
- 자체 코일 히터에 삽입 된 스테인리스 가열 블록에서, 마이크로 반응기를 놓는다. 현미경 목표 위에있는 플랫폼에서 어셈블리를 배치합니다.
- 반응기, 히터, 세라믹 울로 채워진 케이스의 두 반쪽 가열 블록 싸는. 함께 호스 클립을 사용하여 케이스의 두 부분을 조인다.
- 미세 조정 현미경 목표를 통해 반응기의 위치.
- 교차 편광 사용에 대한 현미경을 켭니다. 사파이어 윈도우의 내면에 집중하도록 낮은 배율을 사용하여 목적의 수직 위치를 조정한다.
- 낮은 배율 (전형적 50X)의 시야가은 Radia를 덮도록 배치 반응기도 1에 기술 된 바와 같이 내부 경계는 1/16 "전방 페룰의 에지를 포함하는 창 표면의 L 부.
주 : 소프트웨어 인수 실제 현미경 사진은 페룰 자체가 게재되지 않도록 할 뷰의이 분야의 하위 집합을 중심으로해야한다.
- 온도 컨트롤러 (TIC1)에 마이크로 반응기 (TT1)의 열전대를 연결합니다.
- 120 rpm의 속도로 외부 자석 구동 모터의 전원을 켭니다.
- 원하는 설정 지점 설치에 압력을.
참고 : 대기압 실행이 벤트 모든 출구 밸브를 개방하여 수행됩니다. 회분식 실험 밸브 V4를 닫음으로써 수행 될 수있다. (고압 조건이 바람직) 일정한 압력 헤드 하에서 실험 배압 조절기 PV2를 사용하여 수행 될 수있다.
크래킹 반응의 시각화 3. 일반 절차
- 전체 실험을하는 동안,샘플을 시각화하거나 스냅 샷을하는 경우에만 반응기에서 현미경 목표를 배치합니다. 필요하지 않은 경우, 반응기 아래 현미경 대물 떠나는 피한다.
주 : 고온 반응기 아래 현미경 대물두면 불량 데이터의 결과로, 화상의 인공 증을 유발할 것이고, 목적의 저하로 이어질 수있다. - 에 온도 조절기의 전원을 켜고 200 ° C의 온도 설정 점을 적용합니다. 샘플 온도가 200 °의 C에 도달하면, 검증의 라운드를 수행합니다.
주 : 검증 라운드 현미경 목표 압력, 온도, 반응기의 위치, 초점 거리를 확인하고, 교반 수반한다. 온도 변화에 따라, 반응기 및 가열 조립체를지지하는 플랫폼을 약간 변형 따라서 사파이어 / 샘플의 인터페이스에 초점을 유지하기 위해 현미경 대물 렌즈의 수직 위치를 조정해야한다. 교반은 MOT에 의해 검출 될 수있다1/16 "또는 페룰 (소형 무기 고형물로서) 샘플 작은 이질성 이온. - 샘플은 200 ° C에 도달로 모든 순서의 경우, 300 ° C의 세트 포인트 변경을 수행합니다. 샘플 온도가 300 °의 C에 도달하면, 검증의 또 다른 라운드를 수행합니다.
- 새로운 온도 설정 점으로 350 ° C로, 이전 단계를 반복합니다.
주 : 350 ° C의 일반적 분해 반응 (분의 시간 스케일로) 중요하지 고온 한계로 간주 될 수있다. - 일반적으로 400 ~ 450 ° C의 범위에서, 목적하는 반응 온도로 설정 점 온도를 변경한다.
- 최종 온도 설정 점 변경 한 후, 바람직하게는, 일정한 시간 간격마다 분 반응 및 기록 데이터 모니터링을 시작.
- 다음과 같이 데이터 기록의 각 단계를 수행합니다 : 반응기에서 목표를 배치 현미경의 코 부분을 돌립니다. 조정초점. 스냅 샷을 가져 가라. 반응기 아래에서 멀리 목표를 이동하는 코 부분을 돌립니다. 온도를합니다.
주 : 미래 정량적 화상 분석의 경우, 즉 스냅 배율 조명 조건 및 카메라 설정 인수 (감광성 응답 및 노출 시간)의 관점에서, 실험 전반에 걸쳐 일관된 설정을주의해야한다. 지침,이 논문에서 제시 한 현미경 사진은 100X의 배율 (할로겐 전구를 사용하여) 최대 조명 조건, 카메라 감도의 선형 응답, 및 200 내지 400 밀리 초 범위의 노출 시간으로 촬영 하였다. - 필요한만큼 반복적으로, 데이터 기록 단계를 수행한다.
주 : 일반적으로, 관찰 기간은 샘플 시각의 변화 (색, 밝기 및 이질성)에 의해 또는 반응 전환율의 추정치가 유도된다.
주 : 바람직하게는, 메소 코크스 다량의 형성 후에 실험을 계속 피하는(이 반응기 더 어려워 청소를 할 수 있습니다).
- 다음과 같이 데이터 기록의 각 단계를 수행합니다 : 반응기에서 목표를 배치 현미경의 코 부분을 돌립니다. 조정초점. 스냅 샷을 가져 가라. 반응기 아래에서 멀리 목표를 이동하는 코 부분을 돌립니다. 온도를합니다.
4. 종료 및 정화
- 오프 온도 컨트롤러와 교반기를 켜고 설정을 감압하여 실험을 종료합니다. 원자로 냉각을 할 수 있습니다.
주 : 반응기 냉각 케이싱에서 가열 조립체로부터 마이크로 반응기를 제거함으로써 용이하게 될 수있다. 마이크로 - 반응기에 냉기의 흐름을 적용하는 것은이 공정은 빠르고 쉽게 할 수있다.- 마이크로 반응기를 실온으로 냉각되면, 설치의 가스 라인에서 분리 하단 너트를 풀어 바이스에 배치하고, 마이크로 반응기를 개봉.
- 흄 후드. 하단 너트 황동 패드 사파이어 윈도우 1/16 "페룰 자석을 제거하여 별도로 마이크로 리액터를 가지고, 밀봉 링을 제거한다.
참고 : 콜라 "는 1/16을 일으킬 수있는, 실험 기간 동안 형성 할 수있는; 페룰과 자석 열전대에 부착한다.- 1/16 "페룰과 자석 밖으로 당겨 핀셋을 사용합니다. 밀봉 홈의 밖으로 밀봉 링을 레버 주걱을 사용합니다. 그러나, 그 과정에서 밀봉 홈 긁히지 않도록주의하십시오.
- 마이크로 반응기 벽에 붙어있는 물질의 대부분을 제거하려면, 용매 적신 (톨루엔 또는 디클로로 메탄) 종이 타월의 조각 마이크로 반응기의 내부 공동 스크럽. 사포, 바람직하게는 굵은 모래 (# 100)의 조각 과정을 반복합니다.
참고 :이 과정에서 밀봉 표면을 긁지 않습니다. 이 단계의 마지막에, 마이크로 반응기 캐비티 내부 스테인레스 금속 광택은 명백하다. - 사포의 조각을 사용하여 사용자 정의 가공 자석의 평평한 표면에 붙어 재료, 바람직하게는 굵은 모래 (# 100)를 제거합니다.
- 상기 HO 내부에 부착 된 물질을 제거하는 용매 적신 1/16 "와이어를 사용하여사용자 정의 가공 자석의 제작.
- 사파이어 창에 붙어있는 물질을 제거하는 용매에 젖은 (톨루엔, 디클로로 메탄, 아세톤) 면봉을 사용합니다.
- 밀봉 표면을 포함하는 반응기 벽에 붙어 재료의 나머지 부분을 제거하려면, 용매 적신 (톨루엔 또는 디클로로 메탄) 면봉을 사용합니다.
참고 : 용매 적신 면봉으로 세정 한 후, 면봉 그것에 무시할 흔적 나올 때 정리 프로세스가 완료된다.
참고 :이 프로세스가있을 수 있습니다 그러나 지루한,이 단계는 실험 사이의 교차 오염을 방지하는 것이 중요하다. - 마이크로 반응기를 자연 건조 보자.
5. 이미지 분석 (9)
- 적색, 녹색 및 청색 (RGB) 채널의 평균값뿐만 아니라, 색조, 채도, 휘도 (HSI) 색 공간에서의 대응에 관한 정보 현미경에서 정보를 추출한다.
참고 : HSI 공동LOR 공간은 각각 색상, 채도 및 휘도는 각도 방사형 대응 원통 좌표 및 수직 좌표에 의해 기술된다. α와 β는 색도의 쌍 좌표 동안 화소의 RGB 값과 대응 HSI 값 사이의 관계는 m이 RGB 값의 최소한 다음의 식 (12, 13)에 의해 주어진다 :
식. 1
식. 이
식. 삼
식. 4
식. 5 </ P>
식. 6
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Representative Results
아타 바 스카 진공 잔류 시각적 진화 열분해 조건 asphaltenic 중질유 샘플 및 asphaltenic 진공 잔류 샘플들의 동작 나타낸다. 그러나, 다른 샘플 및 / 또는 상이한 온도, 압력, 또는 반응 조건을 사용하여 상 행동의 다양한을 야기 할 수있다. 435 ° C 및 P ATM (N 2)도 4는 실험 기간 동안의 온도의 전개를 도시하지만,도 3에 나타내 최종 설정 점 조건에서 아타 바 스카 진공 잔류 샘플 열분해 실험에 대응하는 현미경 사진.
실온에서,이 샘플은 고체 페이스트이고; 따라서, 사파이어 윈도우는 주로 샘플에 의해 습윤되고 (이 경우에는, N 2) 가스와 접촉한다. 공기 / 사파이어 인터페이스가 더 밝아 reflectio를 얻을 사파이어의 표면은 가스와 접촉하는 경우에 해당하는 오일 / 사파이어 인터페이스 때문에 화상에 적절한 조명과 노출 설정과 액체 샘플은 항상 흰색 영역을 산출 할 것이다. 높은 온도 (> 150 ℃)에서의 시료의 흐름 및 창 표면을 적시기에 충분히 유체가된다. 작은 밝은 요소 (도 3 A)에 의해 식별 될 수있는 샘플 안에 작은 무기 고형물은 교반 효율의 지표로서 역할을 할 수있다. 샘플이 더 높은 온도로 가열 된 바와 같이, 이미지가 한 유의 한 반응이 진행되지 않는 한 색 변화에 대응하여 밝게. asphaltenic 진공 잔기의 열분해 반응은 샘플의 화학 변환에 대응 색 및 휘도의 변화를 일으킨다. 연장 된 반응 시간에 이방성 탄소 상 (중간상)의 영역의 형성은 창 (도 3 D)에 고정 이질성으로 검출 할 수있다.
"FO : 킵 together.within 페이지를 ="e_content 1 "는> 현미경 일련의 화상 분석은 각각의 반응 시간과 밝기 강도 및 색의 진화를 보여주는도 5 및도 6에 도시되는 초기에는. 반응 시간, 이미지 밝기의 증가는 반응기 내의 온도의 발전을 따른다. 반응기 내부 온도가 435 ° C의 세트 포인트에 접근 할 때, 아타 바 스카 진공 잔류 물에서 열분해 반응이 보급된다. 메디슨 진공에서 열분해 반응 잔류 물을 감소 지수 추세 다음 샘플의 휘도 변화를 유도한다. 동일한 기간에, 시료의 색은 청색 방향으로 시프트를 진행하기 전에 반응의 처음 부분에서 안정적으로 유지된다. 중간상의 형성 효과를 갖는다 전체적인 밝기 강도를 증가시키고, 청색 시프트 9 향상. 부근에 자리 잡고 페이지 = "1"> 
그림 1 : 클램프에 의해 거꾸로 개최 마이크로 반응기의 사진. 저면과 사전 적재 장치는, (A) 연. 로드 된 밀봉 마이크로 리액터 (B). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
도 2 : 바람직한 필드 오브 뷰 사파이어 윈도우의 내면에 대하여, 붉은 사각형으로 명시된 예. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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도 3 : 435 °의 조건 설정 포인트 아타 바 스카 진공 잔류 물에 열분해 실험 중에 찍은 현미경 사진 C 및 P ATM (N 2) 0 분 (A), 25 분 (B), 50 분 (C) 후, 80 분 (D). 스케일 바 = 100 μm의. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4 : 435 ° C의 세트 포인트와 P의 기압 (N 2)와 메디슨 진공 잔류 물에 열분해 실험 중에 원자로 내부의 온도. 더 큰 보려면 여기를 클릭하십시오 이 그림의 버전입니다.
도 5 : 435 ° C 및 P 기압 하에서 아타 바 스카 진공 잔류 물에 열분해 실험 중에 찍은 현미경 사진의 밝기 강도 (I)의 발전 (N 2), 350 ℃에서 찍은 현미경 사진의 밝기 정규화. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 6 : 435 ° C 및 P 기압에서 메디슨 진공 잔류 물에 열분해 실험 기간 동안 찍은 현미경 사진 (N 2)의 색조와 (극 좌표의 H와 S) 채도의 진화.ove.com/files/ftp_upload/55246/55246fig6large.jpg "대상 ="_ 빈 ">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 7 : 350 ° C에서 찍은 현미경 사진의 밝기에 의해 정규화 435 ° C 및 P 기압 (N 2), 아래 콜드 레이크 역청에 열분해 실험 기간 동안 찍은 현미경 사진의 밝기 강도 (I)의 진화. 데이터 포인트는 과열 목적으로 촬영 한 사진에 빨간색 대응에 설명했다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 8 : 메인 입사 광선 (파란색 화살표) 및 반사 R창문을 통해 샘플의 조명에 관련된 AYS (빨간색 화살표). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 12하십시오 수소 전환 실험 기간 동안 찍은 현미경 사진의 밝기 강도 (I)의 진화는, 350 ℃에서 찍은 현미경 사진의 밝기에 의해 정규화. 수소 전환 실험은 12.3 중량. % 니켈 / 몰리브덴 촉매를 420 ℃, 15 MPa의 (H 2) 아래 무거운 진공 gasoil 샘플에 수행 하였다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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Discussion
프로토콜 내에서 중요한 단계
이 프로토콜의 첫 단계는 중요한 실험 감압하에 수행 될 경우 특히 상기 금속 - 사파이어 시일의 무결성을 보장한다. 따라서, 병렬, 평활성 및 밀봉면의 청결도주의 깊게 검사되어야하며, 누출 검사 철저해야한다. 사파이어의 파열 계수 때문에 두꺼운 사파이어 윈도우 고온 고압 작업용 표기 온도 (14)의 감소 함수이다. 지침으로서, 8mm 두께의 사파이어 윈도우 수소 전환 조건 (400-450 ° C에서 16 MPa의 H 2)를 에뮬레이트하는 목표 실험에 사용된다.
두번째 중요한 단계는 샘플의 밝은 조명을 필요로 고품질의 화상을 획득에 관한 것이다; 광학의 깨끗한 기차; 적응 현미경 설정 (와이드 홍채 조리개와 긴 작동-dista후부 목표); 상기 현미경 대물 반응기 윈도우와지지 플랫폼 사이의 적절한 정렬.
화상 정보의 정량 분석을 위해, 관측을 수행하면서 현미경 대물 과열하지 중요하다. 의정서의 단계 3.6.1에서 설명하는 방법은 과열을 방지 할 수 있습니다. 운영자가 한 분 간격 촬영이 스냅 샷 사이의 반응 아래에서 목표를 제거하기 위해 생략하는 경우, 두 번째 사진은 눈에 띄게 밝아 결과로 나타납니다. 이 문제를 설명하기 위해, 데이터 요소는 운영자가 이전 분의 반응기 아래 대물 떠난 이미지에 대응하고,도 7에 적색으로 설명했다.
마지막으로, 그 교차 오염을 방지하기 위해 실험간에 완전히 반응기를 청소하는 것이 중요하다.
수정 및 문제 해결
불량 데이터 품질 generally 잘못 제어 작동 변수 (온도, 압력, 또는 교반) 또는 광학 기차의 문제에서 발생합니다. 광학 기차에서 발생할 수있는 문제는 다음과 같습니다 가난한 조명; 작은 홍채 조리개; 잘못 정렬 된 크로스 편광판; 더러운 미러, 빔 스플리터, 또는 목표를 필터; 잘못 정렬 반응기 또는 목적 위의 지원 플랫폼; 더러운 또는 긁힌 사파이어 창; 보기의 부적응 필드; 과열 목표; 와 포커스 아웃 목표.
기술의 한계
실험 장치의 구성을 본 경우,이 기술의 주요 제한은 다른 실험에 걸쳐 이미지의 밝기와 동일한 수준을 재현 할 수있는 능력의 부족이다. 청정도와 광학 열차의 배향뿐만 아니라, 화상의 밝기는 현재 단단히 항을 제어하지 대물 동안 반응기의 위치 및 기울기에 매우 민감한 것으로 밝혀졌다 m. 그것이 재생 가능한 데이터를 산출하지만, 동일 시리즈 내의 기준 온도에서 찍은 현미경 사진의 화상의 밝기가 소정의 실험 현미경 일련의 화상의 밝기를 정규화하여, 만족스러운 해결책을 제공한다.
기존 / 대체 방법에 대하여 기술의 중요성
사파이어로 만들어진 반응기 창 거꾸로 현미경의 광학계의 열차 교차 편광기의 조합은 원위치에서 샘플의 높은 콘트라스트 이미지를 관찰 할 수있다. 창을 통해 불투명 한 샘플에 빛을 이용하면도 8에 도시 된 바와 같이, 두 가지의 반사가 포함되어 공기와 접촉하는 윈도우의 외부 표면에 빛을 반사하고, 내부 표면에 빛의 반사를 시료와 접촉 창. 각 계면에서의 반사 강도는 다음 식으로 주어진다"외부 참조"> 15 :
식. (7)
인덱스 1과 2는 이전에 각각 인터페이스를 넘어있는 미디어 참조이고; n은 굴절률을 기술; 및 κ는 흡광 계수이다. 공기 / 사파이어 및 사파이어 / 오일 반사에서 반사 흡광 계수의 기여는 무시할 수있다. 1.765로 C 축 방향 (이상 광)에 사파이어의 굴절률을 고려합니다 (380-700 nm의 범위의 평균) (16)는 공기 / 사파이어 인터페이스의 제 반사 강도가 입사광의 약 7.7 %이다 . 대부분의 오일 샘플은 1.45에서 1.6의 범위 (17)의 굴절률을 갖기 때문에, 사파이어 / 오일 계면에서의 2 반사 강도가 입사광의보다 0.9 %로 간주 될 수있다. 제 근사치에서 공기 / 사파이어 반사사파이어 / 오일 반사보다 적어도보다 9 배 밝다. 관측 (편광 빛을 사용) 밝은 필드 설정에서 만들어진 경우에 따라서, 시료의 영상은 공기 / 사파이어 반사에 의해 outshined된다. 이 문제를 설명하기 위해 현미경은 435 ° C 및 P 기압의 최종 세트 포인트 상황에서 메디슨 진공 잔류 물 샘플의 열분해 실험 기간 동안 밝은 필드 설정에서 촬영 (N 2) 그림 9 (현미경 램프 전압에 제시되어있다 ) 10 V로 감소시키고, 상기 카메라 노출 블로우 아웃을 방지하기 위해 25 밀리 초까지 감소 하였다.
도 9 : 435 ° C 및 P 기압의 조건 설정 포인트 아타 바 스카 진공 잔류 물에 열분해 실험 중에 찍은 현미경 사진 (N 2) 0 분 (A), 25 분 (B 후), 50 분 (C), 80 분 (D), 명 시야 현미경 설정 대신 교차 편광자를 사용하여 측정. 스케일 바 = 100 μm의. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
도 3과도 9를 비교함으로써 알 수있는 바와 같이, 교차 편광 된 광과 사파이어 윈도우를 사용하여 샘플을 관찰하기위한 표시 방법은, 등방성 매체를 설명 할 수있는 높은 콘트라스트 이미지를 수득하는 장점을 갖는다.
빛이 공기 / 사파이어의 계면에서 반사되기 때문에, 그 편광면은 변경되지 않는다. 는 CCD 카메라에 도달하기 전에 이에 따라, 교차 편광자 설정이 반사 취소. 광은 사파이어를 통해 이동함에 따라, 그러나, 그 편광면이 때문에 사파이어 복굴절 회전한다. 이 현상은 궁극적 샘플 영상을 허용오일 샘플 자체가 등방성이고더라도 광의 편광면은 사파이어 / 오일 반사 따라 변화하지 않는다. 교차 편광 설정 (윈도우 / 샘플 계면에서의 광의 편광면을 변경)만이 이방성 매질 (예 : 용융 실리카 또는 이트륨 - 알루미늄 - 가넷, YAG 등) 등방성 윈도우와 병용되는 경우 및 탈 분극 형광을 볼 수있다. 도 10은 최종 435 ° C의 설정 점 조건으로 교차 편광자 설정 및 4mm 두께 YAG 윈도우를 사용하여 P의 ATM (N 2)에서의 아타 바 스카 진공 잔류 샘플 열분해 실험 중에 찍은 현미경 사진을 제시한다.
도 10 : 435 ° C의 조건 설정 포인트 아타 바 스카 진공 잔류 물을 열분해 실험 중에 찍은 현미경 사진P의 ATM (N 2) 0 분 (A), 25 분 (B), 50 분 (C), 80 분 (D) 후, YAG 창 대신에 사파이어 윈도우를 사용하여 측정. 스케일 바 = 100 μm의. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
제시된 기법에 비하여 하향식 다른에서 사용되는 핫 스테이지 구성 (18)은 반응기 창의 내면 및 액체 시료 사이에 가스 갭을 특징으로하는 단점을 가지며, 11 일. 이러한 구성에서는, 사파이어 윈도우를 사용하면 역 현미경 시야의 사용이 매우 유사한 사파이어 / 기체 반사 휘도 지배 이미지를 생성한다. 따라서, 하향식 핫 스테이지의 운영자만을 허용 YAG 이루어지는 반응기 윈도우를 사용이방성 재료의 관찰들로 이전에 설명했다.
이 온도, 압력, 또는 반응 시간의 변화를 겪는 시료의 광학 특성을 진화 할 수있다. 다상 시스템의 형성은 윈도우 표면에 이질의 형성에 의해 특징 지어 질 수있다. 도 11은 기액 이방성 고체, 액체 등방성 고체, 액체 이방성 반 - 고체 및 액체 액정 다상 시스템의 예를 나타낸다.
도 11 : 균열 (A, B, 및 C) 열, 석탄 액화 (D) 실험 동안 관찰 상 변화 행동의 예. 기액 이방성 고체 (A), 등방성 액체 고체 (B) 액체 이방성 반고체 (C (D) 다중 시스템. 스케일 바 = 100 μm의. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
균질 한 단일 상 시스템의 경우, 휘도 샘플의 색의 변화는 물리적, 화학적 특성과 관련 될 수있다. 수학 식 7에 따라, 샘플 밝기의 변화는 굴절률의 변화에 기인한다. 특히, 시료와 사파이어, 밝은 반사 간의 굴절률 차가 큰. 중유 시료를 300 ° C 이하의 온도로 가열 될 때, 사파이어의 굴절률이 약간 더 밝은 이미지를 산출 증가하면서 예를 들어 오일의 굴절률은 감소한다. 진공 잔류 샘플 등온 분해 반응 동안, 이미지 밝기 지수의 감소를 겪을; 이에있다인한 방향성 및 밀도 증가로 굴절율이 증가 tributed. 역으로, 일정한 온도에서 수소 전환 반응은 시료의 밀도의 감소 다음의 굴절율의 감소에 대응하는 휘도 샘플의 점진적인 증가를 생산한다.
색상 변경은 화학에 해당하는 시료의 분광 특성의 진화를 따릅니다. 특히, 진공 잔류 샘플 전시 한 적색 대 청색 시프트 퇴적물의 형성 이전에 오랜 시간 동안 열분해 반응을 실시 할 때. 충분히 열분해 반응 시간을 감안할 때, 이러한 샘플은 방향족의 증가를 겪게 올리고머를 형성하기 시작한다. 이상의 공액 종의 형성은 분광 특성 샘플 시프트 주된 광 흡수 단파장에서 장파장에 대한 변화를 이끈다. 반사 스펙트럼 때문에 복근의 대응이다orption 스펙트럼, 반사광에 대응하는 스펙트럼의 변화는 적색에서 청색 9 변색 일치 짧은 파장보다 긴 파장에서 진행한다.
이 기술을 마스터 한 후 미래의 응용 프로그램 또는 방향
이 설정의 사용에 관련된 우리의 연구는 주로 비스 브레이킹 (visbreaking)와 하류 측 동작 무거운 석유 샘플 수소 전환시 분리 현상을 단계적으로 관련되어 있지만,이 기술은 유 처리부와 라인에서 발생하는 다른 상분리 메커니즘 조사 (적용될 수있다 왁스 결정, demulsification 등). 보다 일반적으로,이 기법은 동일계에서 샘플의 광학 특성을 추적하는 것은 매우 중요하다 임의의 시스템에 적용될 수있다.
우리의 현재 연구 노력은 분광 특성 및 PHY 사이에 더 관계를 구축에 초점을 맞추고있다sical 특성 석유 시료 (특히, 용해도). 이 세 가지 색상 채널 (RGB)로 표현되기 때문에, 현재 화상에 포함 된 스펙트럼 정보는 제한된다. 따라서,이 기술의 가장 유망한 개발 하이퍼 스펙트 럴 특성의 구현에있다.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Sapphire window, C-plane, 3 mm thick - 20 mm diam., Scratch/Dig: 80/50 | Guild Optical Associates | ||
| C-seal | American Seal & Engineering | 31005 | |
| Type-K thermocouple | Omega | KMQXL-062U-9 | |
| Ferrule (1/16") | Swagelok | SS-103-1 | Inserted for creating a clearance gap between the magnet and the window surface |
| Coil Heater | OEM Heaters | K002441 | |
| Temperature controller | Omron | E5CK | |
| Inverted microscope | Zeiss | Axio Observer.D1m | Require cross-polarizer module |
| Toluene, 99.9% HPLC Grade | Fisher | Catalog # T290-4 | Harmful, to be handled in fume hood |
| Methylene chloride, 99.9% HPLC Grade | Fisher | Catalog # D143-4 | Harmful, to be handled in fume hood |
| Acetone, 99.7 Certified ACS Grade | Fisher | Catalog # A18P-4 |
References
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