This study was supported in part by a grant from the Deployed War-Fighter Protection (DWFP) Research Program, funded by the U.S. Department of Defense through the Armed Forces Pest Management Board (AFPMB). Mention of trade names or commercial products in this publication is solely for the purpose of providing specific information and does not imply recommendation or endorsement by the U.S. Department of Agriculture. USDA is an equal opportunity employer.

1. Installazione preliminare e Allineamento <ol><li> Prima di ogni test, allineare i componenti del sistema di diffrazione laser seguendo le linee guida fornite dal produttore per garantire la corretta funzionalità del sistema e la qualità dei dati. </li><li> Seguire le precauzioni di sicurezza adeguate associati con l&#39;uso di un laser di classe IIIa evitando l&#39;esposizione diretta degli occhi. Usare un equipaggiamento di protezione individuale, se vengono utilizzate soluzioni spray ingrediente chimici attivi. </li></ol> 2. Terra ugello Droplet Dimensionamento <ol><li> Preparare la &quot;blank attiva&quot; aggiungendo 47,5 ml (riflette un tasso miscela di 0,25% v / v) di un tensioattivo non ionico 90% a 19 L di acqua e mescolando pozzetto usando un bastoncino per mescolare in un trapano a batteria. A seconda della quantità di test da fare, possono essere necessari grandi volumi di vuoto attiva. </li><li> Versare il composto a spruzzo &quot;attivo in bianco&quot; in serbatoi a pressione in acciaio inox, sigillare il serbatoio e collegare il tubo della pressione dell&#39;aria in ingresso e in uscitatubo liquido alimenta l&#39;ugello. </li><li> Verificare che la distanza tra l&#39;uscita dell&#39;ugello e la zona di misura è 30,5 cm (12 in) utilizzando una misura di nastro. Se lo è, continuare. In caso contrario, regolare mediante il movimento del sistema di diffrazione laser o l&#39;ugello. </li><li> Installare un ugello standard 110 gradi ventilatore piatto con un # 05 orifizio (noto come un ugello XRC11005) nel corpo dell&#39;ugello collegata al sistema di traslazione. Regolare l&#39;orientamento dell&#39;ugello tale che l&#39;asse lungo dell&#39;ugello ventilatore piatta è orientato verticalmente nel tunnel ma o ruotare l&#39;ugello all&#39;interno dell&#39;anello di montaggio sulla valvola o cambiando la posizione della valvola di controllo se l&#39;ugello non può essere ruotato per il posizione corretta. </li><li> Accendere galleria del vento ed impostare la velocità di 6,7 m / sec regolando la velocità della ventola e confermando la velocità nel tunnel utilizzando un anemometro a filo caldo. </li><li> Impostare la pressione di spruzzo di 276 kPa (40 psi) regolando la pressione dell&#39;aria in ingresso utilizzando una regola di pressione in lineatore. Conferma la pressione con un manometro elettronico installato immediatamente a monte dell&#39;ugello di spruzzatura. </li><li> Posizionare l&#39;ugello nella parte superiore del tunnel attivando e eseguendo la traslazione lineare nella posizione più in alto prima di iniziare il processo di misurazione. </li><li> Assicurarsi che tutti i parametri sperimentali (ugello, pressione, soluzione, ecc) siano correttamente registrati nel software di registrazione dei dati di sistema diffrazione laser confermando che i parametri rilevati nella finestra di interfaccia Parametri utente corrispondono alle condizioni di prova. NOTA: questa schermata di registrazione dei parametri di dati può variare da strumento diffrazione laser. </li><li> Avviare una misura di riferimento selezionando l&#39;icona di riferimento di misurazione nel software operativo per tenere conto di eventuali particelle di polvere o di sfondo. </li><li> Avviare inizio del ciclo di misurazione. A seconda del sistema diffrazione laser utilizzato, pochi secondi è solitamente necessario concentrare sensore prima initidall&#39;uso della processo di misurazione. </li><li> Una volta che il sistema indica che è pronto per iniziare il processo di misurazione, attivare la spruzzatura aprendo la valvola di alimentazione del liquido sul serbatoio in pressione. Una volta che lo spray è avviato, abbassare l&#39;ugello attraverso il fascio laser utilizzando il meccanismo di spostamento finché l&#39;intero pennacchio di spruzzo è passato attraverso la zona di misurazione. Disattivare lo spray chiudendo la valvola di alimentazione del liquido. NOTA: nel sistema di diffrazione laser utilizzato dagli autori, il processo di misurazione effettiva non avvia fino lo spray passa attraverso la zona di misurazione raggiunge una concentrazione ottica di 0,5%, e continua fino a un tempo trascorso di 10-12 sec è trascorso. Queste impostazioni possono variare in base al sistema di diffrazione laser e le impostazioni utente. </li><li> Ripetere i passaggi 2,7-2,11 per un minimo di 3 repliche. Determinare se repliche sono necessarie ulteriori calcolando la media e la deviazione standard per la V0.1 D, D V0.5 e V0.9 D delle tre replichee garantire che la deviazione standard è 10%, o meno, della media. Eseguire repliche aggiuntive sono necessarie per soddisfare i criteri. </li><li> Impostare la pressione di spruzzo di 414 kPa (60 psi) e ripetere i passaggi 2,7-2,12. </li><li> Ripetere i passaggi 2,6-2,12 per ogni combinazione aggiuntiva ugelli e la pressione di interessi. </li><li> Esporta e salvare i dati dimensione delle gocce secondo il metodo previsto all&#39;interno del software operativo. </li></ol> 3. aerea ugello Droplet Dimensionamento <ol><li> Preparare la &quot;attivo blank&quot; aggiungendo 47,5 ml di un tensioattivo non ionico 90% a 19 L di acqua e mescolando pozzetto usando un bastoncino per mescolare in un trapano a batteria. NOTA: a seconda della quantità di prove da fare, può essere richiesto un maggior volume di vuoto attiva. </li><li> Versare il composto a spruzzo &quot;vuoto attiva&quot; in serbatoi a pressione in acciaio inox, sigillare il serbatoio e collegare il tubo della pressione dell&#39;aria in ingresso e il tubo del liquido in uscita alimenta l&#39;ugello di spruzzo. </li><li> Verificare che la distanza Bra all&#39;ugello e la zona di misura è di 45,7 cm (18 in) utilizzando una misura di nastro. Se lo è, continuare. In caso contrario, regolare spostando il sistema di diffrazione laser la distanza richiesta dall&#39;ugello. </li><li> Installare un ugello standard di 20 gradi ventilatore piatto con un # 15 orifizio (noto come un ugello 2015) in una valvola di non ritorno e il corpo degli ugelli sulla sezione traversata del braccio allo sbocco della galleria del vento. Assicurarsi che l&#39;ugello è posizionato correttamente con il corpo ugello orientato orizzontalmente e parallelamente al flusso dell&#39;aria. </li><li> Accendere il ventilatore galleria del vento e impostare la velocità in uscita del tunnel di 53,6 m / sec (120 mph) e confermare la velocità con tubo di Pitot collegato a un anemometro. </li><li> Impostare la pressione di spruzzo a 207 kPa (30 psi) regolando la pressione dell&#39;aria in ingresso utilizzando un regolatore di pressione in linea. </li><li> Posizionare la bocchetta nella posizione superiore della traversa prima di iniziare il processo di misurazione. </li><li> Assicurarsi che tutti i parametri sperimentali (ugello, pressione,soluzione, ecc) siano correttamente registrate per il software di registrazione dei dati di sistema diffrazione laser confermando che i parametri rilevati nella finestra di interfaccia Parametri utente corrispondono alle condizioni di prova. NOTA: questa schermata di registrazione dei parametri di dati può variare da strumento diffrazione laser. </li><li> Avviare una misura di riferimento selezionando l&#39;icona di riferimento di misurazione nel software operativo per tenere conto di eventuali particelle di polvere o di sfondo. </li><li> Avviare inizio del ciclo di misurazione. A seconda del sistema diffrazione laser utilizzato, pochi secondi è in genere richiesto per focalizzare il sensore prima di iniziare il processo di misurazione. </li><li> Una volta che il sistema indica che è pronto per iniziare il processo di misurazione, attivare la spruzzatura aprendo la valvola di alimentazione del liquido sul serbatoio in pressione. Una volta che lo spray è avviato, abbassare l&#39;ugello attraverso il fascio laser utilizzando il meccanismo di spostamento finché l&#39;intero pennacchio di spruzzo è passato attraverso la zona di misurazione. deattivare la spruzzatura chiudendo la valvola di alimentazione del liquido. NOTA: nel sistema di diffrazione laser utilizzato dagli autori, il processo di misurazione effettiva non avvia fino lo spray passa attraverso la zona di misurazione raggiunge una concentrazione ottica di 0,5%, e continua fino a un tempo trascorso di 5-7 secondi è trascorso. Queste impostazioni possono variare in base al sistema di diffrazione laser e le impostazioni utente. </li><li> Ripetere i passaggi 3,7-3,11 per un minimo di 3 repliche. Determinare se repliche sono necessarie ulteriori calcolando la media e la deviazione standard per la V0.1 D, D V0.5 e V0.9 D delle tre repliche e garantire che la deviazione standard è del 10%, o meno, della media. Eseguire repliche aggiuntive sono necessarie per soddisfare i criteri. </li><li> Ripetere i passaggi 3,4-3,12 per ogni ugello aggiuntivo, la pressione, l&#39;orientamento degli ugelli e la combinazione velocità di interesse. </li><li> Esporta e salvare i dati dimensione delle gocce con il metodo previsto nel operando in modoftware. </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

Ci sono un certo numero di passaggi critici da seguire durante l&#39;applicazione di questo metodo. Con entrambe le valutazioni ugelli aeree e di terra, la distanza dall&#39;uscita dell&#39;ugello alla linea di misura deve essere verificata prima di ogni misurazione. Qualsiasi variazione in tale distanza può avere un impatto significativo sui risultati. Allo stesso modo, la velocità concomitante utilizzato in fase di test degli ugelli a terra deve essere verificata e regolata per il 6,7 m / sec consigliato. Le differenze di velocità rispetto alle raccomandazioni influenzano significativamente i risultati a causa di campionamento problemi di polarizzazione a velocità inferiori, e potenzialmente aumentare la rottura secondaria a velocità più elevate. Inoltre, il corretto allineamento dei componenti del sistema di diffrazione laser è critica per assicurare che il sistema operativo alla specifica accuratezza e precisione certificata dal produttore. l&#39;installazione corretta e l&#39;allineamento degli ugelli rispetto al flusso d&#39;aria concomitante è fondamentale per garantire dati di qualità, come anche lievedisallineamenti di pochi gradi nel posizionamento ugelli possono causare impatti significativi sui dati di dimensione delle gocce risultanti. I metodi presentati possono essere applicati a qualsiasi configurazione ugello o soluzione spray sia per terra e sistema di antenna. Con spruzzatori terra, variazioni spruzzo dimensioni delle gocce sono tipicamente una funzione del tipo di ugello e dimensione, pressione di spruzzo e tipo soluzione spray. Con spruzzatore aerea ruolo aggiuntivo di variazioni di velocità e l&#39;orientamento dell&#39;ugello airstream circostante sono fondamentali per la dimensione delle gocce risultante. Questo metodo può essere utilizzato per valutare l&#39;effetto combinato di questi fattori sulla dimensione finale delle gocce. Tuttavia ci sono casi rari, quando sono richieste alcune modifiche ai metodi consigliati. In particolare, le soluzioni spruzzo o gli ugelli che richiedono distanze maggiori dalla bocchetta per la completa rottura di spray in particelle discrete richiedono la regolazione della distanza tra ugello e poin di misurat. Fino ad oggi, gli unici trattamenti soluzione ugello / spruzzo che hanno richiesto questo tipo di regolazione sono stati ugelli flusso diritto a tutte le impostazioni operative e ugelli a ventaglio piatto angolo stretto con additivi spray che aumentano la viscosità di soluzioni, se misurati in condizioni di prova dell&#39;applicazione aeree. Il sistema diffrazione laser restituirà ancora dati di dimensioni droplet in caso di rottura incompleta della nube spruzzo, ma i dati risultanti sarà tipicamente orientato alla dimensioni delle goccioline molto più grandi a causa dei legamenti spruzzo essere misurati dal sistema. Mentre questi legamenti non sono immediatamente evidenti ad occhio nudo, la loro presenza tipicamente mostra visivamente nella trama di distribuzione come un picco secondario all&#39;estremità superiore della scala dimensione delle gocce (Figura 3). Anche se si consiglia cautela nel supporre che questo picco secondario è il risultato della presenza di legamenti, come vibrazioni esterne o altre interferenze con il sistema di diffrazione laser può causareuna risposta simile. Con l&#39;aumentare del livello di esperienza di un utente, rendendo la distinzione tra i due sulla base di errori diventa più facile. Nel caso in cui spruzzo atomizzazione è incompleta, abbiamo trovato che l&#39;estensione della distanza di campionamento a 1,8 m (per ugelli spruzzatori aeree) risolve i dati di qualità di emissione e di ritorni. Questa distanza 1,8 m è infatti la distanza standard a cui il nostro gruppo valuta tutti gli ugelli flusso diritto in condizioni di applicazione aerea. Quando si lavora con ugelli spruzzatori terra, ci sono una classe di disegni ugelli che utilizzano una doppia, piatta uscita del ventilatore orifizio può richiedere modifiche all&#39;ugello configurazione di montaggio per assicurare l&#39;intero pennacchio spruzzo passa attraverso l&#39;area campionamento senza incrostazioni lenti del sistema diffrazione laser . Mentre questo metodo è progettato per minimizzare la distorsione campionamento causa distorsioni spaziali associati ai sistemi di diffrazione laser, esso non li elimina completamente, il che significa che i valori di dimensione delle gocce Return non può essere preso come &quot;assoluto&quot;. diffrazione laser non fornisce un mezzo per misurare e regolare, i dati di formato gocciolina risultanti per le velocità gocciolina non omogenei fra le diverse dimensioni delle gocce nella nube spruzzo composito. Questo diventa critica quando insiemi di dati interlaboratorio sono confrontati, con particolare riguardo alla ugelli terra. Il metodo attualmente accettato per standardizzare i risultati e consentire confronti tra laboratori utilizza una serie di altamente calibrate ugelli di riferimento, le cui goccioline dimensione dei dati vengono utilizzati per stabilire una serie di categorie di classificazione. La valutazione di questi ugelli dovrebbe essere condotta come parte di ogni valutazione dimensionamento delle gocce. Ulteriori dettagli sui ugelli e le definizioni di classificazione possono essere trovati in American Society of Agricultural Engineers e Biologiche (ASABE) &quot;Spray Classificazione ugello da Droplet Spectra&quot; Standard Internazionale (ASAE / ANSI, 2009). Come discusso nel Introduzione, ci sono altri sistemi di gocce di dimensionamento oltre a diffrazione laser. Dove diffrazione laser fornisce una misura composita di dimensione delle gocce sull&#39;intera pennacchio spruzzo, questi metodi si concentrano in una piccola area della nuvola spruzzo, il campionamento solo una piccola porzione della nube complessiva spruzzo. Ottenere un campione rappresentativo dell&#39;intero pennacchio di questi altri metodi richiede molto più rigoroso, e richiede tempo, traverse multi-cordale di area della sezione trasversale del pennacchio di spruzzo, risultando in un gran numero di sotto-campioni che devono essere combinati per generare una risultato composito. Questo richiede molto più tempo rispetto all&#39;utilizzo diffrazione laser. Una volta che questo metodo è stato integrato con successo in un programma di ricerca e le tecniche masterizzato dagli utenti, la prossima sfida sta conducendo esperimenti ben strutturati volti a comprendere il ruolo ciascuno dei fattori influenza giocare rispetto alla formazione di dimensione delle gocce. Questo è un bigger sfida di quello che sembra dato la combinazione apparentemente infinita di tipo di ugello, configurazione ugello e fattori operativi, velocità e posizione dell&#39;ugello (aerea) e miscele estemporanee del mondo reale utilizzato dall&#39;industria applicazioni agricole. Ancora più di una sfida è trovare un modo in cui le marche tali informazioni a disposizione degli applicatori in un formato che è facilmente utilizzabile. Un&#39;opzione nostro gruppo ha utilizzato con successo è una classe di disegni sperimentali chiamati superfici di risposta che consentono lo sviluppo di modelli predittivi dimensioni droplet basata su un numero limitato di trattamenti sperimentali che consentano una valutazione estremamente efficiente di molteplici ugelli e soluzioni 14 a spruzzo, 15. Questo metodo di progettazione strutturata è stato utilizzato per sviluppare una serie di modelli di dimensione delle goccioline per il più comunemente usato aerei e di terra di 11 ugelli 16 utilizzati da applicatori agricoli.

Quando si effettua qualsiasi applicazione a spruzzo agrochimico, le preoccupazioni principali sono garantire la massima efficacia biologica, riducendo al minimo qualsiasi movimento off-target e associato un impatto ambientale negativo o altri danni biologici non bersaglio. Uno dei fattori principali da considerare quando si imposta qualsiasi spruzzatore, prima di un&#39;applicazione, è dimensione delle gocce, che è stato da tempo riconosciuto come uno dei parametri principali che influenzano complessiva deposizione a spruzzo, l&#39;efficacia, e la deriva. Mentre ci sono un certo numero di altri fattori che influiscono potenzialmente deposizione spray e deriva, dimensione delle gocce è uno dei più facili da cambiare per adattarsi alle esigenze di un dato scenario applicativo. La dimensione delle goccioline da ogni ugello agricola è influenzato da una serie di fattori tra cui, ma non limitato a, tipo di ugello, ugello dimensioni dell&#39;orifizio, pressione di spruzzatura e soluzione spray proprietà fisiche. Con le applicazioni aeree, l&#39;influenza supplementare di taglio dell&#39;aria derivante dalla velocità del velivolo edell&#39;ugello orientamento relativo a tale airshear, provoca rottura secondaria degli spruzzi lasciando gli ugelli 1. Con tutti questi fattori, applicatori si trovano ad affrontare il difficile compito di fare selezione ugello corretto e le decisioni di impostazione operative che assicurano che tutti i prodotti di pesticidi etichette siano soddisfatte e che la dimensione di prodotto a goccia risultante è tale che la deposizione on-target e l&#39;efficacia biologica sono mantenuti riducendo al minimo il movimento fuori bersaglio. L&#39;obiettivo di questo metodo è quello di fornire informazioni chiare e concise sulla dimensione delle gocce risultanti dalle varie combinazioni che influenzano i fattori a supporto delle decisioni operative di un applicatore. Mentre ci sono un certo numero di strumenti disponibili per la misurazione della dimensione delle gocce di spray, misurazioni da ugelli chimici per l&#39;agricoltura sono in genere o diffrazione laser, le immagini, o doppler fase di base 2. I metodi basati immaginario e la fase doppler sono metodi singoli contatori di particelle,il che significa che le aree più piccole all&#39;interno della nuvola di spruzzi si concentrano su, con singole particelle da misurare 3. Considerando metodi di diffrazione laser prendere una misurazione complesso, cioè la distribuzione di un gruppo di particelle sta rapidamente misurata 3. Mentre questi metodi differiscono in linea di principio, con la corretta installazione e utilizzo, risultati comparabili si possono ottenere 4. metodi di diffrazione laser sono stati ampiamente adottato dalla comunità applicazione agricola a causa della facilità d&#39;uso, capacità di rapido di misura ad alta densità numero spray e la vasta gamma di misura dinamica. Come misura insieme è fatto, una sola traslazione di un pennacchio spruzzo attraverso la linea di misurazione è tutto ciò che serve per una dimensione delle gocce composita dell&#39;intera spruzzo. Ciò consente valutazioni efficienti di dimensione delle gocce da un gran numero di ugelli e combinazioni di parametri operativi. In confronto, i singoli metodi contatore di particelle necessariamente concentrarsi su aree molto più piccolo ingegnohin una nuvola spruzzo al fine di catturare le particelle individuali, il che significa che più posizioni di misura devono essere valutati e combinati per restituire un risultato composito. Questo richiede molto più tempo, sforzo e soluzione spray per valutare un unico pennacchio spruzzo di metodi basati diffrazione laser. Il volume dello spruzzo aumento richiesto può presentare un problema significativo se prodotti reali antiparassitari sono testati come risultato di un aumento dei costi del materiale utilizzato ed i costi di smaltimento. Tuttavia, i singoli metodi contatori di particelle offrono il vantaggio di fornire un campione temporale, in quella di misurare il numero di goccioline per unità di tempo che passano attraverso un volume del campione, mentre diffrazione laser fornisce un campione spaziale della misurazione è proporzionale al numero di goccioline all&#39;interno un dato volume 5. Sono state tutte le velocità delle gocce all&#39;interno di un dato spruzzare lo stesso, i metodi potrebbero fornire risultati identici. Tuttavia, per la maggior parte dei sistemi a spruzzo le velocità delle goccioline sono correlatia Dimensione Goccia, con un conseguente pregiudizio con metodi di campionamento spaziale 6. Il superamento di questa distorsione spaziale da misure di diffrazione laser attraverso una metodologia di test appropriata è una parte fondamentale della valutazione spruzzo dimensione delle gocce da ugelli spruzzatori agricoli 4. La polarizzazione spaziale viene ridotta quando si verifica ugelli in una corrente d&#39;aria concomitante di 13 m / sec e con la posizione di misura in una opportuna distanza dall&#39;ugello, come la combinazione di questi due parametri sono risultati in velocità goccioline omogenee in tutto lo spray nube 4. Inoltre, la polarizzazione spaziale è piccola (5% o meno) per il test ugello aerea a causa delle alte velocità relative simultanee valutati 7,8. Per determinare il metodo di prova ottimale per ridurre il bias spaziale con i nostri a bassa e ad alta velocità Servizi in galleria del vento in corso, la serie di ugelli di riferimento utilizzato per determinare le classificazioni dimensioni spruzzo agricola 9 sono stati valutati per la dimensione delle gocce ucantare sia diffrazione laser e metodi di imaging 10. valutazioni dimensionamento sono state condotte sotto molteplici combinazioni di velocità dell&#39;aria simultaneo e distanza di misurazione (la distanza dall&#39;uscita dell&#39;ugello al punto di misurazione), rappresentativa della gamma operativa degli impianti esistenti. misure di diffrazione laser sono stati confrontati con i risultati imagery per determinare il potenziale di polarizzazione spaziale e la combinazione ottimale di distanza di misurazione e velocità concomitante è stato selezionato come procedura operativa standard. A distanza di misura di 30,5 cm e una velocità concomitante di 6,7 m / sec per la valutazione di ugelli spruzzatori terreno nel tunnel a bassa velocità del vento ridotti polarizzazione spaziale al 5% o meno 10. Distorsioni spaziali di 3% o meno sono stati ottenuti per valutazioni ugelli aeree in tunnel ad alta velocità, per tutte le velocità testati, con una distanza di misurazione del 45,7 cm 10. L&#39;utilizzo di questi metodi standard, gli autori sono stati in grado di dimostrare che laboratorio per variabi laboratoriolità potrebbe essere ridotto al minimo, fornendo per i dati dimensione delle gocce interlaboratorio coerenti 11. Tutti i test dimensione delle gocce dimostrato come parte di questo lavoro è stato condotto al centro di ricerca a spruzzo atomizzazione Unità USDA-ARS-aerea Application Technology Research di. Un sistema di diffrazione laser è posizionata a valle dell&#39;ugello alle distanze specificate nella sezione Protocollo. Per il test degli ugelli a terra, il sistema di diffrazione laser è stato configurato, seguendo le istruzioni del produttore, di avere una gamma di dimensioni dinamica di 18-3,500 micron in 31 scomparti 12. Allo stesso modo per l&#39;ugello aerea testare il sistema è stato configurato con una gamma dinamica di dimensioni 9 a 1.750 micron, anche in 31 scomparti 12. valutazioni ugelli spray a base aeree sono state condotte in aria ad alta velocità per simulare le condizioni di applicazione aeree. ugelli spruzzatori a terra sono stati testati in una sezione galleria del vento più grande, con una sola velocità simultaneo di ridurre al minimo la spaTIAL pregiudizi da diffrazione laser. Ugelli testati sono stati posizionati a monte del sistema di diffrazione laser le distanze indicate nella sezione Protocollo. Ugelli sono stati montati su una traversa lineare, permettendo il pennacchio spray per muovere verticalmente attraverso la zona di misura durante un dato ciclo di misura. Il protocollo per il test degli ugelli a terra descrive un esperimento esaminando tre ugelli tipici a due pressioni di spruzzatura mentre il test ugello aerea descrive un esperimento esaminando due ugelli spruzzatori tipici a due pressioni a spruzzo e tre le velocità. Entrambi gli scenari di test usano una soluzione &quot;attivo in bianco&quot; a spruzzo, piuttosto che solo acqua, per simulare gli effetti di soluzioni spray mondo reale.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>90% Non-ionic surfactant</td>
			<td>Wilbur-Ellis</td>
			<td>R11</td>
			<td>R11 is the trade name of Wilbur-Ellis non-ionic surfactant.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HELOS-VARIO/KR</td>
			<td>Sympatec GmbH System-Partikel-Technik</td>
			<td>HELOS-VARIO/KR</td>
			<td>This system is available with several different lens options that change the effective measurement size range.&#160;&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wind Tunnel/Blower systems</td>
			<td>Custom built</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Airspeed range of Low speed system is 0-7 m/s and high speed from 18-98 m/s</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Air Compressor</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>There is no specific air compressor needed to feed the system.&#160; However, the larger the tank volume and the higher the working volumetric flow rating, the better it will keep up with the testing.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2015 and 4015 Aerial Nozzles</td>
			<td>CP Products</td>
			<td>CP11TT and CP05 swivel with 2015 and 4015 tips</td>
			<td>These were the aerial nozzles detailed in the methods, however, any number of spray&#160; nozzles can be evaluated by this method.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>11005, AI11005 and TTI11005 Ground Nozzles</td>
			<td>Spraying Systems</td>
			<td>XR11005, AI11005 and TTI11005</td>
			<td>As with the aerial spray nozzles, these were the nozzles detailed in the Protocol, but this method is not limited to these nozzles.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>200 psi Stainless Steel pressure tank</td>
			<td>Alloy Products Corp.</td>
			<td>B501-0328-00-E-R</td>
			<td>There are a number of suppliers with similar pressure vessels that can be used.&#160; This suppliers had the highest pressure rated tanks on the market.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Various plumbing and air fittings and hoses</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Liquid and air plumbing fittings and hoses as needed to plumb the entire system.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>200 psi Pressure regulator</td>
			<td>Coilhose Pneumatics</td>
			<td>8803GH</td>
			<td>Any pressure regulator will work, this one was size to meet the high pressure needs as well as the plumbing used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressure transducer</td>
			<td>Omega&#160;</td>
			<td>PX419-150GV</td>
			<td>This pressure transducer was selected to fit the higher pressure loads we use.&#160; There are other pressure ranges available from the manufacturer.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Airspeed Indicator</td>
			<td>Aircraft Spruce</td>
			<td>Skysports dual dial airspeed indicator 30-250 mph.</td>
			<td>Any airspeed indicator can be used.&#160; This one was selected to fit the speed range of our high speed aerial nozzle testing tunnel.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hot Wire anemometer</td>
			<td>Extech</td>
			<td>407119</td>
			<td>There are also a variety of options for measureing the airspeed in the low speed wind tunnel used for testing ground nozzles.&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measuring spray droplet size from agricultural nozzles using laser diffraction

Quando si effettua una richiesta di qualsiasi materiale di protezione delle colture, come un erbicidi o pesticidi, l&#39;applicatore utilizza una varietà di competenze e informazioni per prendere una applicazione in modo che il materiale raggiunge il sito di destinazione (ad esempio, impianti). Informazioni fondamentali in questo processo è la dimensione delle gocce che un particolare ugello, pressione di spruzzatura, e la combinazione soluzione spray genera, come dimensione delle gocce influenza notevolmente l&#39;efficacia del prodotto e come le spruzzo si muove attraverso l&#39;ambiente. I ricercatori e produttori di prodotti comunemente usano apparecchiature diffrazione laser per misurare la dimensione di prodotto a goccia in galleria del vento di laboratorio. Il lavoro qui presentato descrive i metodi utilizzati nella fabbricazione di misurazione delle dimensioni delle gocce a spruzzo con attrezzature diffrazione laser per gli scenari sia a terra e l&#39;applicazione aerea che possono essere utilizzati per garantire inter- e intra-laboratorio di precisione, riducendo al minimo errori di campionamento associato a sistemi di diffrazione laser. Il mantenimento di critica la misura diprese di posizione e il flusso d&#39;aria simultaneo in tutto il processo di test è la chiave per questa precisione. analisi della qualità dei dati in tempo reale è anche fondamentale per prevenire l&#39;eccesso variazione dei dati o l&#39;inclusione estranei di dati errati. Alcuni limiti di questo metodo includono ugelli atipici, soluzioni spray o condizioni di applicazione che si traducono in corsi d&#39;acqua a spruzzo che non atomizzano completamente entro le distanze di misura discussi. adattamento di successo di questo metodo può fornire un metodo molto efficiente per la valutazione delle prestazioni di agrochimiche ugelli applicazione a spruzzo sotto una varietà di impostazioni operative. Anche discusso sono potenziali considerazioni di progettazione sperimentali che possono essere inclusi per migliorare la funzionalità dei dati raccolti.

I dati risultanti da questo metodo possono essere espressi in una varietà di formati, a seconda delle preferenze dell&#39;utente e le capacità operative del sistema di diffrazione laser. Tipicamente questi dati si presenta come un grafico della distribuzione delle dimensioni delle gocce di volume ponderato (figure 1 e 2) o metriche descrittivo dimensione delle gocce (Tabelle 1 e 2). Questi risultati possono poi essere utilizzati per esaminare l&#39;effetto delle variazioni del ugello o parametri operativi avere sulla dimensione delle gocce di spruzzo risultante. Abbiamo esaminato due diversi ugelli aeree, sia con la stessa dimensione dell&#39;orifizio ma con diverse angolazioni ventaglio. Con questi due ugelli aeree, abbiamo anche esaminato gli effetti della pressione di spruzzatura e la velocità sulla dimensione delle gocce. Esaminando l&#39;ugello 2015 funzionare ad una pressione di spruzzo di 207 kPa e confrontando il volume di weigdistribuzioni hted derivanti dal medesimo ugello essendo azionati in 53,6 m / sec contro 71,5 m / sec di velocità relativa, è immediatamente evidente che i maggiori velocità relative comporti uno spostamento drammatico nelle distribuzioni incrementali e cumulativi verso diametri delle gocce più piccole (Figure 1 e 2) che è il risultato di un aumento rottura delle goccioline di spruzzatura alla velocità più elevata. Mentre la rappresentazione grafica dei risultati forniscono una rappresentazione molto visiva dei risultati, valori quantitativi derivati ​​da queste distribuzioni sono più pratiche per insiemi di dati di grandi dimensioni. Metriche dimensioni droplet Tipica utilizzati nella ricerca spruzzo agricola includono V0.1 D, D V0.5 e V0.9 valori D, che corrispondono ai diametri delle goccioline tale che 10, 50 e 90% (rispettivamente) del volume dello spruzzo è contenuta in goccioline di diametro uguale o inferiore. Questi dati sono uguali a quelli mostrati nelle distribuzioni grafiche, ma forniscono un più conveniente foRMAT di esprimere i dati. Confrontando i dati per entrambi gli ugelli 2015 e 4015 a spruzzo ad entrambe le pressioni e tutte e tre le velocità, le tendenze generali possono essere osservati (Tabella 1). I risultati 4015 ugello a ventaglio piatto di dimensioni delle gocce più piccole rispetto al 2015 la stessa pressione e velocità, come indicato dai diametri più piccolo volume ponderate (D v0.1, v0.5 D e D V0.9) e l&#39;aumento della volume totale dello spray comprendente goccia di 100 micron o meno. D V0.1, D V0.5 e V0.9 D sono i diametri delle goccioline tale che 10, 50 e 90%, rispettivamente, del volume totale spruzzo comprende goccioline di diametro uguale o inferiore. Questo è il risultato dell&#39;angolo aumento ventaglio vedendo maggiore rottura ai bordi esterni dell&#39;angolo ventilatore liquido. Entro lo stesso tipo di ugello e spruzzo di pressione, tutte le metriche dimensione delle gocce diminuiscono con l&#39;aumentare le velocità, sempre per effetto di aumentare rottura delle goccioline in higher le velocità. Un fenomeno interessante con gli ugelli spruzzatori aeree è visto quando guardando gli effetti della pressione di spruzzo all&#39;interno di ogni combinazione degli ugelli e velocità. Tutto il resto rimanendo uguale, come la pressione aumenta, così fa dimensione delle gocce 11. Questo è causato da una diminuzione della differenza di velocità relativa tra il liquido in uscita dall&#39;ugello e la corrente d&#39;aria circostante, come i liquidi all&#39;aumentare della velocità di uscita all&#39;aumentare della pressione (Tabella 1) 13. Osservando i risultati dagli ugelli terra e pressioni spruzzo provato, l&#39;effetto del tipo di ugello dimensione delle gocce è significativo con l&#39;TTI11003 conseguente dimensioni delle goccioline che sono più del doppio del XRC11003 e le dimensioni AI11003 goccioline cadere nel mezzo dell&#39;altro due (Tabella 2). All&#39;interno di ogni tipo di ugello, gli effetti della pressione possono essere osservati con dimensioni delle gocce decrescenti con aumentata pressione di spruzzo. Figura 1. distribuzione dimensionale delle gocce incrementale per un ventilatore piatta ugello antenna 20 gradi con un orifizio # 15 azionato a 207 kPa e una velocità di 53,6 m / sec. La curva blu rappresenta la ponderata distribuzione del volume incrementale che fornisce la percentuale del volume totale spruzzo contenuto in gocce che cadono con la gamma di ciascun bin misurazione come misurato dal sistema di diffrazione laser. La curva rossa è gli stessi dati, ma rappresentate come dati cumulativi. Il cumulativa consente ai diametri di volume ponderato specifici per una certa percentuale del volume totale spruzzo da determinare. Come illustrato nella figura, per ottenuto il diametro D del volume V0.5, localizzare il punto 50% sulla curva cumulativa e il diametro delle gocce associato mostra che il 50% del volume totale di spruzzatura è contenuto in spray droplETS di diametro 551 micron o più piccolo. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54533/54533fig1large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="figura 2" src="/files/ftp_upload/54533/54533fig2.jpg" /> Figura 2. distribuzione dimensionale delle gocce incrementale per un ventilatore piatta ugello antenna 40 gradi con un orifizio # 15 azionato a 207 kPa e una velocità di 71,5 m / sec. Come nella figura 1, la curva blu rappresenta il volume ponderato di distribuzione incrementale e la curva rossa è la distribuzione cumulativa. Rispetto ai risultati mostrati nella Figura 1, la distribuzione incrementale mostra un significativo spostamento verso diametri delle gocce più piccole a causa della maggiore velocità e rottura gocciolina conseguenza secondaria. Determinazione del diametro D del volume V0.5 mostra che il 50% di questo volume spruzzo è contained in goccioline di diametro 350 micron o più piccolo. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54533/54533fig2large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/54533/54533fig3.jpg" /> Figura 3. Distribuzione dimensione delle gocce incrementale con falsa esempio trama di picco. Il secondario, più piccolo picco a destra, verso l&#39;estremità più grande della scala dimensione delle gocce è in genere il risultato di una vibrazioni o altro rumore nel sistema o la presenza di legamenti associati con atomizzazione incompleta all&#39;interno della nube di spruzzo. Come distribuzioni di dimensione delle gocce per tipica agricola ugelli e soluzioni spray sono tipicamente log-distribuiti normalmente, la presenza di un picco secondario nella distribuzione può essere un risultato valido da un soluzione spray atipiche e / o combinazione degli ugelli, ma è più probabile una indicaTor di qualche problema di confusione nel processo di misurazione. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54533/54533fig3large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td rowspan="2"> Ugello </td><td rowspan="2"> Pressione (kPa) </td><td rowspan="2"> Airspeed (m / sec) </td><td colspan="3"> Volume Weighted diametri (micron) [media ± St. Dev.] </td><td rowspan="2"> Percentuale Spray Volume Meno di 100 micron </td></tr><tr><td> D V0.1 </td><td> D V0.5 </td><td> D V0.9 </td></tr><tr><td rowspan="6"> 2015 </td><td rowspan="3"> 207 </td><td> 53,6 </td><td> 243.5 ± 2.5 </td><td> 551,8 ± 4.6 </td><td> 903,0 ± 25,4 </td><td> 1.4 ± 0.05 </td></tr><tr><td> 62,6 </td&gt; <td> 192,1 ± 0,5 </td><td> 444,5 ± 1.5 </td><td> 781,7 ± 7,0 </td><td> 2.4 ± 0.04 </td></tr><tr><td> 71.5 </td><td> 147.0 ± 2.8 </td><td> 350.6 ± 6.1 </td><td> 673,3 ± 14,6 </td><td> 4,5 ± 0,18 </td></tr><tr><td rowspan="3"> 414 </td><td> 53,6 </td><td> 289.1 ± 3.1 </td><td> 655,6 ± 2.1 </td><td> 1208,7 ± 11,6 </td><td> 0,8 ± 0,03 </td></tr><tr><td> 62,6 </td><td> 237.6 ± 0.1 </td><td> 542,7 ± 1.7 </td><td> 1072,5 ± 13,7 </td><td> 1.3 ± 0.01 </td></tr><tr><td> 71.5 </td><td> 170,8 ± 1,1 </td><td> 400.6 ± 3.3 </td><td> 732.1 ± 6.4 </td><td> 3.2 ± 0.05 </td></tr><tr><td rowspan="6"> 4015 </td><td rowspan="3"> 207 </td><td> 53,6 </td><td> 230.2 ± 1.3 </td><td> 514,9 ± 1.9 </td><td> 863,3 ± 1.2 </td><td> 1.5 ± 0.03 </td></tr><tr><td> 62,6 </td><td> 175,1 ± 2.0 </td><td> 404.5 ± 2.6 </td><td> 714,2 ± 3.0 </td><td> 3.1 ± 0.10 </td></tr><tr><td> 71.5 </td><td> 146,6 ± 0,8 </td><td> 344,5 ± 2.4 </td><td> 656,4 ± 9.5 </td><td> 4.6 ± 0.05 </td></tr><tr><td rowspan="3"> 414 </td><td> 53,6 </td><td> 255.2 ± 2.4 </td><td> 557,3 ± 2.3 </td><td> 994,9 ± 8.1 </td><td> 1 ± 0.04 </td></tr><tr><td> 62,6 </td><td> 200.1 ± 2.6 </td><td> 449,4 ± 7,0 </td><td> 774.9 ± 10.7 </td><td> 2.1 ± 0.06 </td></tr><tr><td> 71.5 </td><td> 165.5 ± 1.4 </td><td> 383,5 ± 2.6 </td><td> 696,8 ± 4.9 </td><td> 3.4 ± 0.08 </td></tr></tbody></table> Tabella 1. diametri ponderato per il volume (medie ± deviazioni standard in tutto tre misurazioni ripetute) per il 2015 e 4015 fan piatta ugelli aerea gestite a pressioni spray di 207 e 414 kPa e in le velocità di 53,6, 62,6 e 71,5 m / sec. <table border="1" fo:keep-together.within-page = &quot;1&quot; fo: keep-con-next.within-page = &quot;always&quot;&gt; <tbody><tr><td rowspan="2"> Ugello </td><td rowspan="2"> Pressione (kPa) </td><td colspan="3"> Volume Weighted diametri (micron) [media ± St. Dev.] </td><td rowspan="2"> Percentuale Spray Volume Meno di 100 micron </td></tr><tr><td> D V0.1 </td><td> D V0.5 </td><td> D V0.9 </td></tr><tr><td rowspan="2"> XRC11005 </td><td> 276 </td><td> 115.1 ± 2.1 </td><td> 268,2 ± 5.6 </td><td> 451,0 ± 18,0 </td><td> 7.2 ± 0.28 </td></tr><tr><td> 414 </td><td> 101.0 ± 0.0 </td><td> 244.2 ± 0.7 </td><td> 424,3 ± 4.3 </td><td> 9.8 ± 0.01 </td></tr><tr><td rowspan="2"> AI11005 </td><td> 276 </td><td> 227,6 ± 1.9 </td><td> 468,9 ± 4.1 </td><td> 763,0 ± 22,0 </td><td> 1.1 ± 0.03 </td></tr><tr><td> 414 </td><td> 183.4 &amp; #177; 0,6 </td><td> 399.6 ± 0.9 </td><td> 668,6 ± 2,5 </td><td> 2.2 ± 0.05 </td></tr><tr><td rowspan="2"> TTI11005 </td><td> 276 </td><td> 365,3 ± 5.3 </td><td> 711,9 ± 16,9 </td><td> 1013,8 ± 26,1 </td><td> 0.1 ± 0.00 </td></tr><tr><td> 414 </td><td> 311,5 ± 4,0 </td><td> 645,7 ± 12.3 </td><td> 992,7 ± 24,7 </td><td> 0.2 ± 0.01 </td></tr></tbody></table> Tabella 2. diametri ponderato per il volume (medie ± deviazioni standard in tutto tre misurazioni ripetute) per tre ugelli spruzzatori terra (XRC11005, AI11005 e TTI11005), gestito a pressioni spray di 276 e 414 kPa.

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Measuring Spray Droplet Size from Agricultural Nozzles Using Laser Diffraction

Presentiamo protocolli da utilizzare nella misurazione di dimensioni prodotto a goccia da ugelli agricoli utilizzati per entrambe le applicazioni basate agrochimici aeree e di terra. Questi metodi presentati sono stati sviluppati per fornire dati coerenti e ripetibili dimensione delle gocce sia inter e intra-laboratorio, quando si utilizzano sistemi di diffrazione laser.

Misurare Spray Dimensione Goccia dagli ugelli agricole con laser diffrazione

When making an application of any crop protection material such as an herbicide or pesticide, the applicator uses a variety of skills and information to ...

measuring-spray-droplet-size-from-agricultural-nozzles-using-laser

Research

JoVE Journal

Engineering

16.9K Views.  USDA ARS.  Presentiamo protocolli da utilizzare nella misurazione di dimensioni prodotto a goccia da ugelli agricoli utilizzati per entrambe le applicazioni basate agrochimici aeree e di terra. Questi metodi presentati sono stati sviluppati per fornire dati coerenti e ripetibili dimensione delle gocce sia inter e intra-laboratorio, quando si utilizzano sistemi di diffrazione laser. 

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Synthesis of Phase-shift Nanoemulsions with Narrow Size Distributions for Acoustic Droplet Vaporization and Bubble-enhanced Ultrasound-mediated Ablation

High-intensity focused ultrasound (HIFU) is used clinically to thermally ablate tumors. To enhance localized heating and improve thermal ablation in tumors, lipid-coated perfluorocarbon droplets have been developed which can be vaporized by HIFU. The vasculature in many tumors is abnormally leaky due to their rapid growth, and nanoparticles are able to penetrate the fenestrations and passively accumulate within tumors. Thus, controlling the size of the droplets can result in better accumulation within tumors. In this report, the preparation of stable droplets in a phase-shift nanoemulsion (PSNE) with a narrow size distribution is described. PSNE were synthesized by sonicating a lipid solution in the presence of liquid perfluorocarbon. A narrow size distribution was obtained by extruding the PSNE multiple times using filters with pore sizes of 100 or 200 nm. The size distribution was measured over a 7-day period using dynamic light scattering. Polyacrylamide hydrogels containing PSNE were prepared for in vitro experiments. PSNE droplets in the hydrogels were vaporized with ultrasound and the resulting bubbles enhanced localized heating. Vaporized PSNE enables more rapid heating and also reduces the ultrasound intensity needed for thermal ablation. Thus, PSNE is expected to enhance thermal ablation in tumors, potentially improving therapeutic outcomes of HIFU-mediated thermal ablation treatments.

Phase-shift nanoemulsions (PSNE) can be vaporized using high intensity focused ultrasound to enhance localized heating and improve thermal ablation in tumors. In this report, the preparation of stable PSNE with a narrow size distribution is described. Furthermore, the impact of vaporized PSNE on ultrasound-mediated ablation is demonstrated in tissue-mimicking phantoms.

Sintesi di fase-shift nanoemulsioni con distribuzioni di dimensioni strette per vaporizzazione Droplet acustico e Bubble-enhanced Ultrasound-mediata Ablazione

High-intensity  focused ultrasound (HIFU) is used clinically to thermally ablate tumors. To  enhance localized heating and improve thermal ablation in ...

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Measuring Spatially- and Directionally-varying Light Scattering from Biological Material

Light interacts with an organism's integument on a variety of spatial scales. For example in an iridescent bird: nano-scale structures produce color; the milli-scale structure of barbs and barbules largely determines the directional pattern of reflected light; and through the macro-scale spatial structure of overlapping, curved feathers, these directional effects create the visual texture. Milli-scale and macro-scale effects determine where on the organism's body, and from what viewpoints and under what illumination, the iridescent colors are seen. Thus, the highly directional flash of brilliant color from the iridescent throat of a hummingbird is inadequately explained by its nano-scale structure alone and questions remain. From a given observation point, which milli-scale elements of the feather are oriented to reflect strongly? Do some species produce broader "windows" for observation of iridescence than others? These and similar questions may be asked about any organisms that have evolved a particular surface appearance for signaling, camouflage, or other reasons.
In order to study the directional patterns of light scattering from feathers, and their relationship to the bird's milli-scale morphology, we developed a protocol for measuring light scattered from biological materials using many high-resolution photographs taken with varying illumination and viewing directions. Since we measure scattered light as a function of direction, we can observe the characteristic features in the directional distribution of light scattered from that particular feather, and because barbs and barbules are resolved in our images, we can clearly attribute the directional features to these different milli-scale structures. Keeping the specimen intact preserves the gross-scale scattering behavior seen in nature. The method described here presents a generalized protocol for analyzing spatially- and directionally-varying light scattering from complex biological materials at multiple structural scales.

We present a non-destructive method for sampling spatial variation in the direction of light scattered from structurally complex materials. By keeping the material intact, we preserve gross-scale scattering behavior, while concurrently capturing fine-scale directional contributions with high-resolution imaging. Results are visualized in software at biologically-relevant positions and scales.

Misurare spazialmente e Directionally-variante Light Scattering da materiale biologico

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In Situ Neutron Powder Diffraction Using Custom-made Lithium-ion Batteries

Li-ion batteries are widely used in portable electronic devices and are considered as promising candidates for higher-energy applications such as electric vehicles.1,2 However, many challenges, such as energy density and battery lifetimes, need to be overcome before this particular battery technology can be widely implemented in such applications.3 This research is challenging, and we outline a method to address these challenges using in situ NPD to probe the crystal structure of electrodes undergoing electrochemical cycling (charge/discharge) in a battery. NPD data help determine the underlying structural mechanism responsible for a range of electrode properties, and this information can direct the development of better electrodes and batteries.
We briefly review six types of battery designs custom-made for NPD experiments and detail the method to construct the &#8216;roll-over&#8217; cell that we have successfully used on the high-intensity NPD instrument, WOMBAT, at the Australian Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO). The design considerations and materials used for cell construction are discussed in conjunction with aspects of the actual in situ NPD experiment and initial directions are presented on how to analyze such complex in situ data.

In Situ Neutron Powder Diffraction Using Custom-made Lithium-ion Batteries

We describe the design and construction of an electrochemical cell for the examination of electrode materials using in situ neutron powder diffraction (NPD). We briefly comment on alternate in situ NPD cell designs and discuss methods for the analysis of the corresponding in situ NPD data produced using this cell.

In Situ Neutron polvere diffrazione Utilizzo su misura agli ioni di litio batterie

Li-ion batteries are widely used in portable electronic devices and are considered as promising candidates for higher-energy applications such as electric ...

Characterization of Nanocrystal Size Distribution using Raman Spectroscopy with a Multi-particle Phonon Confinement Model

Analysis of the size distribution of nanocrystals is a critical requirement for the processing and optimization of their size-dependent properties. The common techniques used for the size analysis are transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD) and photoluminescence spectroscopy (PL). These techniques, however, are not suitable for analyzing the nanocrystal size distribution in a fast, non-destructive and a reliable manner at the same time. Our aim in this work is to demonstrate that size distribution of semiconductor nanocrystals that are subject to size-dependent phonon confinement effects, can be quantitatively estimated in a non-destructive, fast and reliable manner using Raman spectroscopy. Moreover, mixed size distributions can be separately probed, and their respective volumetric ratios can be estimated using this technique. In order to analyze the size distribution, we have formulized an analytical expression of one-particle PCM and projected it onto a generic distribution function that will represent the size distribution of analyzed nanocrystal. As a model experiment, we have analyzed the size distribution of free-standing silicon nanocrystals (Si-NCs) with multi-modal size distributions. The estimated size distributions are in excellent agreement with TEM and PL results, revealing the reliability of our model.

We demonstrate how to determine the size distribution of semiconductor nanocrystals in a quantitative manner using Raman spectroscopy employing an analytically defined multi-particle phonon confinement model. Results obtained are in excellent agreement with the other size analysis techniques like transmission electron microscopy and photoluminescence spectroscopy.

Caratterizzazione di nanocristalli Dimensione distribuzione utilizzando Spettroscopia Raman con un Multi-particella Phonon confinamento Modello

Analysis of the size distribution of nanocrystals is a critical requirement for the processing and optimization of their size-dependent properties. The ...

Compact Lens-less Digital Holographic Microscope for MEMS Inspection and Characterization

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and automotive. However, effective inspection and characterization metrology systems are needed to ensure the functional reliability of MEMS. This study presents a system based on digital holography as a tool for MEMS metrology. Digital holography has gained increasing attention in the past 20 years. With the fast development and decreasing cost of sensor arrays, resolution of such systems has increased broadening potential applications. Thus, it has attracted attention from both research and industry sides as a potential reliable tool for industrial metrology. Indeed, by recording the interference pattern between an object beam (which contains sample height information) and a reference beam on a CCD camera, one can retrieve the quantitative phase information of an object. However, most of digital holographic systems are bulky and thus not easy to implement on industry production lines. The novelty of the system presented is that it is lens-less and thus very compact. In this study, it is shown that the Compact Digital Holographic Microscope (CDHM) can be used to evaluate several characteristics typically consider as criteria in MEMS inspections. The surface profiles of MEMS in both static and dynamic conditions are presented. Comparison with AFM is investigated to validate the accuracy of the CDHM.

We present a compact reflection digital holographic system (CDHM) for inspection and characterization of MEMS devices. A lens-less design using a diverging input wave providing natural geometrical magnification is demonstrated. Both static and dynamic studies are presented.

Lens-meno compatta digitale olografico microscopio per MEMS di ispezione e caratterizzazione

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and ...

Automation of Mode Locking in a Nonlinear Polarization Rotation Fiber Laser through Output Polarization Measurements

When a laser is mode-locked, it emits a train of ultra-short pulses at a repetition rate determined by the laser cavity length. This article outlines a new and inexpensive procedure to force mode locking in a pre-adjusted nonlinear polarization rotation fiber laser. This procedure is based on the detection of a sudden change in the output polarization state when mode locking occurs. This change is used to command the alignment of the intra-cavity polarization controller in order to find mode-locking conditions. More specifically, the value of the first Stokes parameter varies when the angle of the polarization controller is swept and, moreover, it undergoes an abrupt variation when the laser enters the mode-locked state. Monitoring this abrupt variation provides a practical easy-to-detect signal that can be used to command the alignment of the polarization controller and drive the laser towards mode locking. This monitoring is achieved by feeding a small portion of the signal to a polarization analyzer measuring the first Stokes parameter. A sudden change in the read out of this parameter from the analyzer will occur when the laser enters the mode-locked state. At this moment, the required angle of the polarization controller is kept fixed. The alignment is completed. This procedure provides an alternate way to existing automating procedures that use equipment such as an optical spectrum analyzer, an RF spectrum analyzer, a photodiode connected to an electronic pulse-counter or a nonlinear detecting scheme based on two-photon absorption or second harmonic generation. It is suitable for lasers mode locked by nonlinear polarization rotation. It is relatively easy to implement, it requires inexpensive means, especially at a wavelength of 1550 nm, and it lowers the production and operation costs incurred in comparison to the above-mentioned techniques.

A protocol to detect and automate mode locking in a pre-adjusted nonlinear polarization rotation fiber laser is presented. The detection of a sudden change in the output polarization state when mode locking occurs is used to command the alignment of an intra-cavity polarization controller in order to find mode-locking conditions.

Automazione della modalità di bloccaggio in una rotazione in fibra laser non lineare di polarizzazione attraverso l&#39;uscita di polarizzazione Misure

When a laser is mode-locked, it emits a train of ultra-short pulses at a repetition rate determined by the laser cavity length. This article outlines a ...

Characterization of Ultra-fine Grained and Nanocrystalline Materials Using Transmission Kikuchi Diffraction

One of the challenges in microstructure analysis nowadays resides in the reliable and accurate characterization of ultra-fine grained (UFG) and nanocrystalline materials. The traditional techniques associated with scanning electron microscopy (SEM), such as electron backscatter diffraction (EBSD), do not possess the required spatial resolution due to the large interaction volume between the electrons from the beam and the atoms of the material. Transmission electron microscopy (TEM) has the required spatial resolution. However, due to a lack of automation in the analysis system, the rate of data acquisition is slow which limits the area of the specimen that can be characterized. This paper presents a new characterization technique, Transmission Kikuchi Diffraction (TKD), which enables the analysis of the microstructure of UFG and nanocrystalline materials using an SEM equipped with a standard EBSD system. The spatial resolution of this technique can reach 2 nm. This technique can be applied to a large range of materials that would be difficult to analyze using traditional EBSD. After presenting the experimental set up and describing the different steps necessary to realize a TKD analysis, examples of its use on metal alloys and minerals are shown to illustrate the resolution of the technique and its flexibility in term of material to be characterized.

This paper provides a detailed method to characterize the microstructure of ultra-fine grained and nanocrystalline materials using a scanning electron microscope equipped with a standard electron backscatter diffraction system. Metal alloys and minerals presenting refined microstructures are analyzed using this technique, showing the diversity of its possible applications.

Caratterizzazione di Ultra-grana fine e nanocristallini materiali utilizzando la trasmissione Kikuchi Diffraction

One of the challenges in microstructure analysis nowadays resides in the reliable and accurate characterization of ultra-fine grained (UFG) and ...

Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering thermal wave fields that are disturbed by the defect. This effect is measured and used to locate the defect. We form the destructively interfering wave fields by using a modified projector. The original light engine of the projector is replaced with a fiber-coupled high-power diode laser. Its beam is shaped and aligned to the projector&#39;s spatial light modulator and optimized for optimal optical throughput and homogeneous projection by first characterizing the beam profile, and, second, correcting it mechanically and numerically. A high-performance infrared (IR) camera is set up according to the tight geometrical situation (including corrections of the geometrical image distortions) and the requirement to detect weak temperature oscillations at the sample surface. Data acquisition can be performed once a synchronization between the individual thermal wave field sources, the scanning stage, and the IR camera is established by using a dedicated experimental setup which needs to be tuned to the specific material being investigated. During data post-processing, the relevant information on the presence of a defect below the surface of the sample is extracted. It is retrieved from the oscillating part of the acquired thermal radiation coming from the so-called depletion line of the sample surface. The exact location of the defect is deduced from the analysis of the spatial-temporal shape of these oscillations in a final step. The method is reference-free and very sensitive to changes within the thermal wave field. So far, the method has been tested with steel samples but is applicable to different materials as well, in particular to temperature sensitive materials.

This method aims at locating vertical subsurface defects. Here, we couple a laser with a spatial light modulator and trigger its video input to heat a sample surface deterministically with two anti-phased modulated lines while acquiring highly resolved thermal images. The defect position is retrieved from evaluating thermal wave interference minima.

Localizzazione dei difetti suburfacea mediante riscaldamento strutturato utilizzando la termografia fototermica proiettata laser

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering ...

Fourier-Based Diffraction Analysis of Live Caenorhabditis elegans

This manuscript describes how to classify nematodes using temporal far-field diffraction signatures. A single C. elegans is suspended in a water column inside an optical cuvette. A 632 nm continuous wave HeNe laser is directed through the cuvette using front surface mirrors. A significant distance of at least 20-30 cm traveled after the light passes through the cuvette ensures a useful far-field (Fraunhofer) diffraction pattern. The diffraction pattern changes in real time as the nematode swims within the laser beam. The photodiode is placed off-center in the diffraction pattern. The voltage signal from the photodiode is observed in real time and recorded using a digital oscilloscope. This process is repeated for 139 wild type and 108 &#34;roller&#34; C. elegans. Wild type worms exhibit a rapid oscillation pattern in solution. The &#34;roller&#34; worms have a mutation in a key component of the cuticle that interferes with smooth locomotion. Time intervals that are not free of saturation and inactivity are discarded. It is practical to divide each average by its maximum to compare relative intensities. The signal for each worm is Fourier transformed so that the frequency pattern for each worm emerges. The signal for each type of worm is averaged. The averaged Fourier spectra for the wild type and the &#34;roller&#34; C. elegans are distinctly different and reveal that the dynamic worm shapes of the two different worm strains can be distinguished using Fourier analysis. The Fourier spectra of each worm strain match an approximate model using two different binary worm shapes that correspond to locomotory moments. The envelope of the averaged frequency distribution for actual and modeled worms confirms the model matches the data. This method can serve as a baseline for Fourier analysis for many microscopic species, as every microorganism will have its unique Fourier spectrum.

Fourier-Based Diffraction Analysis of Live Caenorhabditis elegans

This manuscript describes how to distinguish different nematodes using far-field diffraction signatures. We compare the locomotion of 139 wild type and 108 &#34;Roller&#34; C. elegans by averaging frequencies associated with the temporal Fraunhofer diffraction signature at a single location using a continuous wave laser.

Basato su Fourier analisi di diffrazione di Live Caenorhabditis elegans

This manuscript describes how to classify nematodes using temporal far-field diffraction signatures. A single C. elegans is suspended in a water column ...

Femtosecond Laser Filaments for Use in Sub-Diffraction-Limited Imaging and Remote Sensing

Probing remote matter with laser light is a ubiquitous technique used in circumstances as diverse as laser-induced breakdown spectroscopy and barcode scanners. In classical optics, the intensity that can be brought to bear on a remote target is limited by the spot size of the laser at the distance of the target. This spot size has a lower bound determined by the diffraction limit of classical optics. However, amplified femtosecond laser pulses generate intensity sufficient to modify the refractive index of the ambient air and undergo self-focusing. This self-focusing effect leads to the generation of highly intense laser filaments which maintain their intensity and small sub-millimeter diameter size at distances well beyond the classical Rayleigh length. Such intensity provides the capability of remote scanning, imaging, sensing, and spectroscopy with enhanced spatial resolution. We describe a technique for generating filaments with a femtosecond regenerative chirped-pulse amplifier, and for using the resulting filament to conduct imaging and spectroscopic measurements at remote distances of at least several meters.

High-intensity femtosecond pulses of laser light can undergo cycles of Kerr self-focusing and plasma defocusing, propagating an intense sub-millimeter-diameter beam over long distances. We describe a technique for generating and using these filaments to perform remote imaging and sensing beyond the classical diffraction limits of linear optics.

Filamenti di Laser a femtosecondi per Imaging Sub Diffraction-Limited e telerilevamento

Probing remote matter with laser light is a ubiquitous technique used in circumstances as diverse as laser-induced breakdown spectroscopy and barcode ...