探究：超细气泡的激光衍射测量
不仅在洗涤领域，在农林水产领域，超精密泡沫(UFB，直径1微米以下的微小泡沫)技术的应用也备受关注。
本文采用的激光衍射法测量的是散射光的角度依赖性，因此样品的对象是折射率已知的物质。折射率未知的物质或折射率已知的物质的混合物不要忘记，基本上不能正确地测量。
此次采用定量激光衍射法，对直径为0.1μm的聚苯乙烯标准粒子进行了测定，求出了定量上限。
定量激光衍射法的分析装置采用了岛津制作所生产的SALD7500×10。该装置将测量范围限定在0.08μm ~ 100μm之间，是专门用于测量泡沫的装置。
提高激光强度，可以检测来自更小粒子的散射光。在纳米领域，灵敏度约为SALD7500nano的10倍，具有将体积浓度(mm3·dm - 3)转换为个数浓度(个·cm - 3)的功能。
因此，可以很容易地进行两者的比较。理解并使用定量激光衍射法的特征，对于观察测定结果来说是很重要的。用激光衍射法测量直径0.1μm附近的粒子时，由于散射光强度弱于直径1μm以上的粒子，因此消隐测量和样品测量要交替进行。
利用大气压力测量真空脱气的样品时，也存在从大气中溶解气体的现象。测量采用了专用批量单元，并使用了超纯水。UFB水采用了nanox公司销售的带有纳米晶测定结果的UFB水。
聚苯乙烯乳胶标准粒子包括DukeStandardTM的4009a(呼径1.0μm, 1mass%)和AlfaAesar的#42712(呼径0.1μm，2.5 ~ 2.8mass%)用超纯水稀释后使用。实验室采用普通空调进行温度管理，在室温24°C±1°C的条件下进行实验。
本文包含市售聚苯乙烯乳胶标准粒子的测量。
首先传呼直径为1μm的标准粒子为2/72,000、3/72,000、4/72,000，用超纯水稀释后的溶液(0.28ppm、0.41ppm、0.55ppm)。
传呼直径为0.1μm的标准粒子为2/ 10000，将3/10 000、4/10 000用超纯水稀释的溶液(假设原液浓度为2.5mass%，则为5ppm、7.5ppm、10ppm)调整后，用SALD7500×10的批量单元进行测量。
将原始强度数据、与后台(超纯水)的强度差数据、体积浓度(mm3·dm - 3)、个数浓度(个·cm - 3)归纳为Figs.1和2。折射率采用“1.62-0.00i”。
用原始强度数据确认了信号没有饱和。直径为0.1μm的标准粒子的情况下，信号为7.5ppm, 10ppm时就饱和了，因此采用了减光滤光器。
由于个数浓度表示会强调小粒子，因此为了确认是否存在标准粒子以外的大粒子，体积浓度表示更为有效。
市售UFB水(高浓度氧)是对生产后超过2个月的产品进行测定的。生产一个月后，在厂家生产通过分析发现，从出厂开始UFB浓度大幅减少，其减减率根据溶解气体种类的不同，依次为氧气>空气>氮气。
转移时的振动和温度变化会使UFB浓度减少。如果不移送，只密封溶液，在温度恒定的状态下保管，UFB浓度就不会降低。
经确认，原始强度数据信号未饱和，全部区域的强度均大于空白值(超纯水)。从强度差数据来看，散射光图案与消隐值不同。采用厂商推荐的泡沫折射率(1.25-0.00i)进行浓度换算得出的体积浓度表示，可以看出不是单色散。
此次采用定量激光衍射法(SALD7500×10)，求出叫法直径为0.1μm的聚苯乙烯标准粒子的测定浓度上限后发现。
在不使用减光滤光器的情况下，10ppm(个数浓度为1.4×1010个·cm - 3)。分析值是否在定量范围内，不仅要确认强度差数据，还要确认原始强度，确认是否超过测量范围是很重要的。
在目前还不能确定UFB水的折射率的情况下，不能盲目接受机器上显示的浓度。用什么样的折射率，计算的结果。与标准粒子不同，气泡容易结合-分裂、膨胀-收缩。
同样的体积浓度，如果估算粒子直径为二分之一，则个数浓度为八倍，因此必须注意气体的个数浓度。对市面上销售的UFB水进行测量后发现，体积浓度方面，模式直径为0.7μm附近，而个数浓度接近0.1μm。
通常处理的实际样品中存在微粒子并有光散射现象，在使用激光衍射法时，如果可能的话建议用同位素滤光器处理原水，去除折射率不明的微粒子进行分析。
结合原理不同的测定法，在充分理解各自的特征和倾向的基础上选择正确的数据，将提高UFB分析值的可靠性。
参考文献：
1、杨安杰，徐志刚，杨安杰，气泡电泳迁移率的一种新方法，胶体界面科学。
2、H. Kobayashi，使用不同类型颗粒尺寸测量仪器测量超细气泡，SPIE 9232，国际光学颗粒表征会议(OPC 2014)。
