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Was ist Dispergiermittel?

Dispergiermittel sind Mittel, die dazu dienen, Dispersionspartikel in einem Dispersionsmittel gleichmäßig zu dispergieren und einen stabilen Dispersionszustand ohne Reagglomeration aufrechtzuerhalten.

Dispergiermittel lassen sich grob in “Dispergiermittel vom Typ Tensid” und “Dispergiermittel vom Typ Polymer” einteilen. Dispergiermittel vom Typ Tensid bestehen aus hydrophilen und hydrophoben Gruppen und werden je nach der Komponente der hydrophilen Gruppe als anionisch, kationisch oder nichtionisch klassifiziert.

Prinzip des Dispergiermittels

Es gibt zwei Arten von Dispergiermittel-Effekten, die in Dispergiermitteln auftreten: elektrostatische Abstoßung und sterische Hinderungsabstoßung. Zwischen den in einer Flüssigkeit dispergierten Teilchen wirken zwei Kräfte: die elektrostatische Abstoßung, die auf die Ladung der Teilchenoberflächen zurückzuführen ist, und die Kohäsionskräfte, die Van-der-Waals-Kräfte. Die Größe dieser beiden Kräfte bestimmt, ob die Teilchen agglomeriert oder dispergiert sind. Mit anderen Worten: Die Teilchen agglomerieren und setzen sich ab, wenn die van-der-Waals-Kraft größer ist als die elektrostatische Abstoßungskraft.

1. Elektrostatische Abstoßung

Die Partikel in einem Dispersionsmittel sind geladen, und Ionen mit entgegengesetzter Ladung umgeben die Partikel auf ihrer äußeren Oberfläche. Diese Schicht aus Ladung und Gegenionen auf der Partikeloberfläche wird als elektrische Doppelschicht bezeichnet. Wenn diese elektrische Doppelschicht durch das Dispergiermittel verdickt wird, nimmt die Abstoßungskraft zwischen den elektrischen Doppelschichten zwischen den Teilchen zu und die Agglomeration wird unterdrückt.

2. Abstoßung durch sterische Hinderung

Wenn ein polymeres Dispergiermittel mit hohem Molekulargewicht an der Partikeloberfläche adsorbiert, bildet es eine kolloidale Schutzschicht, die verhindert, dass die Partikel miteinander agglomerieren. Mit zunehmender Anzahl der Moleküle wird die Struktur voluminöser, und je voluminöser die Partikel werden, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie sich einander annähern, was zu einer Stabilisierung der Dispersion führt.

Wenn organische Lösungsmittel als Dispersionslösungsmittel verwendet werden, ist die Kraft der Ladungsabstoßung schwächer als in wässrigen Systemen. Daher wird die Dispersion durch sterische Hinderungsabstoßung genutzt. Bei der Auswahl eines Dispergiermittels auf Polymerbasis ist neben der Molekülstruktur auch das Molekulargewicht von Bedeutung. Je höher das Molekulargewicht ist, desto größer ist die schützende kolloidale Wirkung, aber wenn das Molekulargewicht mehrere Hunderttausend übersteigt, adsorbiert das Dispergiermittelmolekül an zwei oder mehr Teilchen, was zu einer fortschreitenden Agglomeration führt, weshalb ein geeignetes Molekulargewicht gewählt werden muss.

Dispergiermittel-Typen

Zu den Dispergiermitteltypen gehören oberflächenaktive Dispergiermittel, polymere Dispergiermittel und anorganische Dispergiermittel. Innerhalb dieser Typen werden sie weiter in anionische, kationische und nichtionische Dispergiermittel unterteilt.

Wie wählt man ein Dispergiermittel aus?

Die Wahl des Dispergiermittels hängt von der Dispergierqualität, dem Dispergiermedium und der Dispergierkonzentration ab, aber die folgenden drei Punkte sind beim Dispergieren in Wasser wichtig

• Wählen Sie ein Dispergiermittel, das sich gut in Wasser auflöst und vom zu dispergierenden Stoff leicht aufgenommen werden kann.
• Je kleiner die Partikelgröße ist, desto höher ist die Kohäsion und desto schwieriger ist das Dispergiermittel zu dispergieren; verwenden Sie daher einen Tensidtyp mit guten Benetzungseigenschaften, der die Grenzflächenenergie verringert.
• Bei einer hohen Dispersionskonzentration ist ein Polymertyp wirksam, bei dem ein sterischer Abstoßungseffekt zu erwarten ist.

Weitere Informationen über Dispergiermittel

Andere Funktionen von Dispergiermitteln als die Dispergierung

Eine andere Funktion von Dispergiermitteln als die Dispergierung ist die Verbesserung der Benetzbarkeit mit dem Grundmaterial. Bei Lacken und anderen Beschichtungen können die Benetzungseigenschaften beim Auftragen des Lacks auf die Oberfläche des Werkstücks je nach Kombination schlecht sein und der Lack kann abblättern.

Die Ursache für das Abblättern ist die Oberflächenspannung, d. h. die Kraft, die die Kontaktfläche zwischen der Flüssigkeit und dem beschichteten Gegenstand so weit wie möglich verringert. Durch die Zugabe eines Dispergiermittels wird die Oberflächenspannung verringert und die Farbe lässt sich leichter auf dem Werkstück verteilen.

Was ist ein Spektralradiometer?

Ein Spektralradiometer ist ein Gerät zur spektralen Analyse des von einer Substanz ausgesandten Lichts (Strahlung).

Durch die Trennung und Erfassung von Licht verschiedener Wellenlängen und Frequenzen können die Zusammensetzung und die Eigenschaften von Stoffen untersucht werden. Im Allgemeinen haben zwei Lichtquellen eine unterschiedliche wellenlängenspezifische Strahldichte (spektrale Strahldichte), auch wenn sie dem Menschen die gleiche Farbe erscheinen.

Zwei Lichtquellen mit unterschiedlicher spektraler Strahldichte können bei der Beleuchtung einer Gruppe von Objekten dieselbe Farbe haben, bei der Beleuchtung einer anderen Gruppe von Objekten jedoch unterschiedliche Farben aufweisen. Um dieses Phänomen zu vermeiden, muss die spektrale Strahldichte unbedingt mit einem Spektralradiometer gemessen werden.

Anwendungen von Spektralradiometern

Spektralradiometer werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt, darunter in der chemischen Analyse, der Materialforschung, der Umweltüberwachung, den Biowissenschaften und der Astronomie. Im Bereich der chemischen Analyse werden sie zur Untersuchung der Zusammensetzung von Stoffen eingesetzt, z. B. zur Messung und Charakterisierung der Konzentration von Elementen und Verbindungen in Lösungen und Gasen. Insbesondere werden sie häufig bei der Charakterisierung von Displays und Beleuchtungen eingesetzt, also bei Produkten, die Lichtquellen verwenden.

Wie in der Übersicht erwähnt, ermöglicht die Messung und Wiedergabe von Lichtquellen auf der Ebene der spektralen Strahldichte und nicht auf der Ebene der Farbe, wie sie das menschliche Auge sieht, eine genaue Farbwiedergabe unter einer Vielzahl von Bedingungen. Bei Bildschirmen und Beleuchtung wird die volle Farbe durch Lichtquellen mit den drei Grundfarben Rot, Blau und Grün wiedergegeben.

Um die volle Farbe genau wiederzugeben, müssen die drei Primärfarben auf der Ebene der spektralen Strahldichte gemessen und wiedergegeben werden und die drei Lichtquellen müssen angemessen verteilt sein.

Funktionsweise von Spektralradiometern

Spektralradiometer stellen Licht quantitativ auf der Skala der spektralen Strahldichte dar. Die von einem Spektralradiometer gemessene Größe ist die spektrale Strahldichte. Die Einheiten sind W/sr/m2/nm-1 (Watt pro Steradiant pro Quadratmeter pro Nanometer).

Im Allgemeinen kann das von einer Lichtquelle ausgestrahlte Licht intensiv oder schwach sein. Von den Maßstäben zur Messung dieser Intensität ist die Strahldichte der Maßstab, der die Intensität des parallel zu einer Ebene abgestrahlten Lichts berücksichtigt. Im Gegensatz zum Strahlungsfluss (Einheit W: Watt), der die Fläche berücksichtigt, werden bei der Strahldichte (Einheit W/sr/m2) weder Fläche noch Raumwinkel berücksichtigt.

Die Strahldichte hat die Eigenschaft, mit der Wellenlänge zu variieren und wird als spektrale Strahldichte in Bezug auf die Wellenlänge angegeben. Zur Messung der spektralen Strahldichte wird das von einer Lichtquelle ausgestrahlte Licht mithilfe eines Beugungsgitters (spektral) in Wellenlängen zerlegt und das spektral getrennte Licht wird von einem Sensor empfangen. Das empfangene Licht wird dann in ein elektrisches Signal umgewandelt und die spektrale Strahldichte bestimmt.

Viele Spektralradiometer sind mit einem Rechenwerk ausgestattet, das Werte wie Leuchtdichte (im Gegensatz zur Strahldichte), Tristimuluswert XYZ und Farbwertkoordinate xy berechnen kann.

Arten von Spektralradiometern

Zu den spezifischen Arten von Spektralradiometern gehören die folgenden:

1. Spektralphotometer

Dies ist ein Instrument zur Messung des Lichts bei bestimmten Wellenlängen, das von einer Substanz absorbiert wird, und zur Quantifizierung der Absorption (des Absorptionsgrads) dieses Lichts. Spektralphotometer werden häufig eingesetzt, um die Konzentration von Stoffen und den Verlauf von Reaktionen zu analysieren.

2. Spektrofluorometer

Ein Instrument zur Messung des Fluoreszenzlichts, das bei der Anregung von Licht, das von einer Substanz absorbiert wird, wieder emittiert wird. Spektrofluorometer werden häufig zur Analyse der Eigenschaften und der Konzentration von Stoffen eingesetzt.

3. Spektro-Infrarot-Analysatoren

Diese Geräte dienen der Analyse der Zusammensetzung und Struktur eines Stoffes durch Messung des Spektrums der von dem Stoff absorbierten Infrarotstrahlung. Spektroskopische Infrarot-Analysatoren werden häufig in Bereichen wie der chemischen Analyse und der Materialforschung eingesetzt.

Was ist Spektralphotometer?

Spektralphotometer ist ein allgemeiner Begriff für ein Gerät, das Licht spektralphotometrisch in verschiedene Wellenlängen aufteilt, das spektral aufgeteilte Licht auf eine Probe einstrahlt und die Wellenlänge und die Menge des von der Probe durchgelassenen und reflektierten Lichts misst.

Spektralphotometer sind vielseitige Analysegeräte und werden in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, z. B. in der Forschung und Entwicklung, der Qualitätskontrolle und der chemischen Analyse. Typische Geräte sind Vakuum-Ultraviolett-Spektralphotometer (VUV), Ultraviolett-Visuelle-Spektralphotometer (UV-Vis) und Infrarot-Spektralphotometer (IR), die jeweils Licht in einem anderen Wellenlängenbereich nutzen, um verschiedene Informationen zu erhalten.

Funktionsweise von Spektralphotometern

Ein Spektralphotometer erfasst das von einer Probe durchgelassene oder reflektierte Licht und erzeugt ein entsprechendes Spektrum. Durch die Analyse dieser Spektren lassen sich verschiedene Informationen über die Probe gewinnen. So kann eine quantitative Analyse der Proben anhand der Peakintensitäten, eine qualitative Analyse anhand der Spektralformen und eine Bewertung der elektronischen Zustände, der Molekularstrukturen und der Materialeigenschaften durchgeführt werden.

Das Gerät besteht hauptsächlich aus einer Lichtquelle, einem Spektroskopieteil, einem Probenteil und einem Detektor. Die Lichtquelle ist der Teil, der das Licht für die Analyse aussendet, und es werden hauptsächlich zwei Typen verwendet: Deuterium-Entladungsröhren für den UV-Bereich und Wolframlampen für den sichtbaren und nahen Infrarotbereich.

Ein Spektralphotometer funktioniert, indem es Licht einer bestimmten Wellenlänge aus einer Lichtquelle auswählt, die als Filter, Prisma oder Beugungsgitter ausgeführt sein kann. Der Probenteil enthält die Küvette mit der zu messenden Probe, wobei hauptsächlich Küvetten aus Glas oder Quarz verwendet werden.

Der Detektor wandelt das von der Probe durchgelassene Licht in ein elektrisches Signal um. Zu den Typen gehören Fotohalbleiter (Fotozellen) und Fotovervielfacherröhren (Fotovervielfacher).

Arten von Spektralphotometern

Spektralphotometer bestrahlen eine Probe mit Licht und können die Wellenlänge und Absorption des durchgelassenen und reflektierten Lichts untersuchen. Je nach Art des eingestrahlten Lichts gibt es verschiedene Arten von Geräten. In diesem Abschnitt wird ein Überblick über drei Spektralphotometer gegeben: Vakuum-UV-Spektralphotometer, UV-sichtbares Spektralphotometer und Infrarot-Spektralphotometer.

1. Vakuum-Ultraviolett-Spektralphotometer (VUV)

Dieses Gerät verwendet Licht im Vakuum-Ultraviolettbereich (unter 200 nm) als Lichtquelle, um das von Materialien durchgelassene und reflektierte Licht zu untersuchen. Das Licht im Vakuum-Ultraviolettbereich wird von Sauerstoff- und Stickstoffmolekülen absorbiert, so dass die Messungen unter Vakuumbedingungen durchgeführt werden müssen. Es wird verwendet, um Materialeigenschaften zu bewerten.

2. Ultraviolett-sichtbares Spektralphotometer (UV-Vis)

Dieses Gerät verwendet ultraviolettes (200-380 nm) und sichtbares Licht (380-780 nm) als Lichtquelle, um das von einem Material durchgelassene und reflektierte Licht zu untersuchen. Es kann zur qualitativen und quantitativen Analyse von Bestandteilen in Proben verwendet werden. 

3. Infrarot-Spektralphotometer (IR)

Es gibt zwei Arten von IR-Spektralphotometern: Spektralphotometer für das nahe Infrarot (780-2500 nm) und Spektralphotometer für das mittlere Infrarot (2500-25000 nm). Sie können zur Bestimmung von Molekülbindungen und funktionellen Gruppen sowie zur quantitativen Analyse von Bestandteilen verwendet werden.

Zu den speziellen Spektralphotometern gehören Raman-Spektrometer, die das von einer Probe gestreute Raman-Licht erfassen, um die molekulare Struktur des Materials zu identifizieren und seine physikalischen Eigenschaften zu bewerten, und Fourier-Transformations-Infrarot-Spektralphotometer, die ein Interferometer verwenden, um nicht-dispersives Licht bei allen Wellenlängen gleichzeitig zu erfassen und jede Wellenlängenkomponente durch eine Fourier-Transformation zu berechnen ( Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie: FT-IR), die mit Hilfe eines Interferometers gleichzeitig nicht-dispersives Licht bei allen Wellenlängen erfasst und jede Wellenlängenkomponente durch Fourier-Transformation errechnet.

Weitere Informationen zu Spektralphotometern

1. Einstrahl- und Zweistrahlspektrometer

Die Optik von Spektralphotometern ist je nach ihrem Verwendungszweck sehr unterschiedlich. Als Beispiele werden Einstrahl- und Zweistrahlsysteme diskutiert.

Die Einstrahloptik (monochromatisch) bezieht sich auf ein optisches System, bei dem monochromatisches Licht (Licht mit einer einzigen Wellenlänge) von einem Monochromator beleuchtet und das reflektierte oder durchgelassene Licht von einem Detektor erfasst wird. Da die Konfiguration des optischen Systems sehr einfach ist, kann es zu relativ geringen Kosten hergestellt werden. Es handelt sich jedoch auch um ein optisches System, das im Laufe der Zeit aufgrund von Drift durch Schwankungen in der Lichtquelle und Selbsterhitzung des Geräts usw. fehleranfällig ist. Trotz seiner Einfachheit eignet es sich aufgrund hoher Messfehler nicht für Messungen, die ein hohes Maß an Genauigkeit erfordern.

Das Zweistrahlverfahren verbessert diese Nachteile. Bei der Zweistrahlmethode wird das vom Monochromator spektral aufgespaltene Licht durch einen Halbspiegel o. ä. in ein Probenlicht und ein Referenzlicht aufgeteilt. Das Probenlicht wird auf die Probe gestrahlt, und das reflektierte und transmittierte Licht wird wie beim Einstrahlverfahren mit einem Detektor erfasst. Das Referenzlicht hingegen wird verwendet, um die durch das Instrument verursachte Drift zu kompensieren.

Da sowohl das Referenz- als auch das Probenlicht gerätebedingte Fehler enthalten, wird das aus dem Referenzlicht gewonnene Signal gegen das aus dem Probenlicht gewonnene Signal verarbeitet, um die Auswirkungen auszugleichen.

2. Leitlinien für die tägliche Wartung von Spektralphotometern

Eines der Probleme im Zusammenhang mit Messgeräten ist die Wartung und Gewährleistung ihrer Genauigkeit. Spektralphotometer bilden hier keine Ausnahme. Tägliche Inspektionen sind unerlässlich, da es zu spät ist, Gegenmaßnahmen zu ergreifen, wenn ein Fehler aufgetreten ist.

Als Anhaltspunkt seien hier einige wichtige Indikatoren für Spektralphotometer genannt. Die tägliche Kontrolle dieser Indikatoren kann zu einer frühzeitigen Erkennung von Anomalien führen.

Wellenlängengenauigkeit
Dies bezieht sich auf den Fehler zwischen der vom Gerät erfassten Wellenlänge und der Wellenlänge der Lichtquelle. Die Genauigkeit der Lichtquelle oder des Detektors kann durch Routinekontrollen überprüft werden.

Wiederholbarkeit der Wellenlänge
Bezieht sich auf die Variation der Wellenlänge, wenn dieselbe Wellenlänge wiederholt gemessen wird. Der Fehler wird durch Varianz, Standardabweichung und Mittelwert kontrolliert.

Auflösung
Bewertet die Bandbreite bei der Messung von monochromatischem Licht. Es gibt verschiedene Definitionen der Bandbreite, aber hier wird sie durch FWHM kontrolliert.

Streulicht
Bezieht sich auf Licht mit anderen Wellenlängen als der vom Gerät erfassten Zielwellenlänge. Wenn das Streulicht nicht definiert ist, ist die Korrektheit des erhaltenen Spektrums undurchsichtig.

Was ist ein Gefriertrockner?

Ein Gefriertrockner ist ein Gerät zur Entfernung von Wasser aus einer Probe im gefrorenen Zustand.

Er besteht aus drei grundlegenden Komponenten:

• Kammer (Trockenkammer): Sie enthält die Probe und trocknet sie.
• Kühlfallen: Kondensatoren fangen verdampften Wasserdampf auf, indem sie ihn wieder kondensieren.
• Vakuumpumpe: Sie reduziert den Druck im Inneren des Geräts.

Das System entfernt Wasser und Lösungsmittel, indem es die vorgefrorene Probe in der Kammer unter Druck setzt und das Eis sublimiert. Die Probe kann mit minimalen strukturellen Veränderungen getrocknet werden.

Anwendungen von Gefriertrocknern

Gefriertrockner werden für Materialien verwendet, bei denen eine Verschlechterung der Qualität aufgrund von Feuchtigkeitseinflüssen in der Probe während der Langzeitlagerung bei Raumtemperatur, gekühlt oder tiefgekühlt nicht verhindert werden kann.

Lyophilisierte Proben können über lange Zeiträume bei Raumtemperatur gelagert werden, wenn sie versiegelt sind. Außerdem sind die Kosten für die Wartung der Ausrüstung während der Lagerung geringer als bei anderen Lagermethoden.

Zu den spezifischen Anwendungen gehören:

1. Lebensmittel

Gefriergetrocknete Lebensmittel sind Produkte, die durch Gefriertrocknung hergestellt werden. Dazu gehören Instantkaffee, Misosuppe und neuerdings auch Weltraumnahrung und Notfallrationen. Zu den Vorteilen der Gefriertrocknung gehört, dass sie lange haltbar sind, dass sie trocken und leicht sind, so dass sie sich für den Transport eignen und dass sie ihren Geschmack nicht so leicht verändern.

2. Pharmazeutische Produkte

Da sie ohne Erhitzung pulverisiert werden können, werden sie zur Herstellung von injizierbaren Arzneimitteln wie hitzeempfindlichen Protein- und Enzympräparaten verwendet. Auch die Verwendung von Gefriertrocknern zur Konservierung von tierischem Sperma wird erforscht.

Funktionsweise von Gefriertrocknern

Die Funktionsweise des Gefriertrocknens läuft wie folgt ab:

1. Die Probe wird vorgefroren, um sicherzustellen, dass sie ausreichend gefroren ist.
2. Die gefrorene Probe wird in der Kammer (Trockenkammer) gelagert.
3. Primäres Einfrieren: Mit Hilfe der Vakuumpumpe wird der Druck in der Kammer gesenkt und ein Vakuum erzeugt, so dass das Lösungsmittel aus der Probe sublimieren kann. Beim Regaltyp wird die durch die Sublimation verlorene Wärmeenergie durch die Beheizung der Regale kompensiert, was eine effiziente Trocknung ermöglicht.
4. Sekundäres Einfrieren: Bei der Shelf-Methode wird die Shelf-Temperatur erhöht, um Wasser zu entfernen, das als Frostschutzmittel (gebundenes Wasser) in den gelösten Komponenten enthalten ist. Dies ist ein relativ kurzer Prozess.
5. Die Dekompression wird aufgehoben und die Probe wird entnommen. Bei Gefriertrocknern mit Regalplatte ermöglicht die Verwendung eines mit einem Stopfen versehenen Regals und eines mit einem Stopfen versehenen Fläschchens das Verschließen des Fläschchens, bevor die Dekompression ausgelöst wird.

Der sublimierte Wasserdampf wird in einer so genannten Kühlfalle abgekühlt und als Eis wieder aufgefangen. Je größer der Temperaturunterschied zwischen der Trocknungskammer und der Kühlfalle ist, desto schneller geht die Trocknung vor sich.

Bei Lebensmitteln besteht der Vorteil darin, dass sie sich leicht auflösen und leicht mit Wasser oder kochendem Wasser zurückgeführt werden können, aber sobald die Versiegelung aufgebrochen ist, besteht die Gefahr, dass sie oxidieren, Feuchtigkeit aufnehmen und leichter verderben.

Arten von Gefriertrocknern

Es gibt zwei Haupttypen von Gefriertrocknern: den ‚Verteilertyp‘ und den ‚Regaltyp‘.

Sie sind in einer Vielzahl von Größen erhältlich, von kleinen Geräten für den Einsatz im Labor bis hin zu großen Geräten für die Produktion. Die Trocknungskapazitäten sind sehr unterschiedlich und reichen von 150 ml bei den kleinen Modellen bis zu über 100 l bei den großen.

1. Manifold-Typ (Verteilertyp)

Dieser hat einen relativ kleinen Maßstab und ist hauptsächlich für die Grundlagenforschung geeignet, während der Regaltyp von kleinem bis großem Maßstab verwendet werden kann.

2. Regaltyp

Die Temperatur kann durch Beheizen der Regale gesteuert werden. Die für die Sublimation erforderliche Wärmeenergie kann durch die Probe kompensiert werden, so dass die Probe effizient getrocknet werden kann. Einige Regalplatten-Produkte sind auch mit einer Stopfenfunktion ausgestattet. Durch die Verwendung eines Stopfengefäßes als Probenbehälter und die Aktivierung des Stopfenbodens kann das Stopfen automatisch durchgeführt werden, während das Vakuum in der Kammer aufrechterhalten wird.

Was ist ein Innenmikrometer?

Ein Innenmikrometer ist ein Messgerät zur Messung von Innendurchmessern. Die Messmethode ist je nach Modell unterschiedlich: Einige Messgeräte verwenden drei Messelemente, um den Innendurchmesser an drei Punkten anzuzeigen, andere verwenden eine Messuhr, um den Druck auf das Messelement zur Messung des Durchmessers anzuzeigen, und wieder andere verwenden ein stabförmiges Instrument, um den Teil des Innendurchmessers an zwei Punkten anzuzeigen, um den größeren Durchmesser zu messen.

Auf diese Weise hat der Begriff Innenmikrometer je nach Messverfahren und Form verschiedene Namen und Verwendungen, und die Form und die Spezifikationen sind in JIS-Normen und anderen Vorschriften festgelegt.

Verwendungszwecke von Innenmikrometern

Die Innenmessschraube kann nicht nur kreisförmige Innendurchmesser von Bohrungen und Rohren, sondern auch Nutbreiten und -abstände messen und wird in einer Vielzahl von Messsituationen eingesetzt. Die Innenmessschraube kann jedoch keine winzigen Durchmesser oder Abmessungen messen, da ihr Aufbau eine bestimmte Größe des Körpers erfordert. In solchen Fällen wird ein anderes Messgerät verwendet.

Da die stabförmige Innenmessschraube zum Kippen und Gieren neigt, was zu Messfehlern führen kann, muss sie an den Durchmesser des zu messenden Innendurchmessers angelegt werden, um diesen korrekt zu messen. Daher ist eine Schulung erforderlich, um mit dem Instrument senkrecht zur Innenwand messen zu können.

Prinzip der Innenmikrometer

Die Innenmessschraube ist mit gleichmäßig verteilten Teilstrichen versehen, die dem Messfortschritt bei einer Umdrehung der Schraube entsprechen; aus der Kombination dieser Teilstriche wird der Messwert abgelesen. Indikatoren, wie z. B. Zylinderlehren, werden durch vergleichende Messung gemessen.

Das stabförmige Innenmikrometer misst den Innendurchmesser anhand der Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung der Schraube. Da an der Schraube keine Sperre zur Aufrechterhaltung eines konstanten Messdrucks vorhanden ist, verhindert ein zu hoher Messdruck nicht nur eine korrekte Messung, sondern führt auch zu Fehlfunktionen. Bei der Dreipunkt-Innenmessschraube wird der Vorschub der Schraube mit Hilfe eines konischen Messwertaufnehmers in das Öffnen und Schließen des Messelements umgewandelt. Sie verfügt über eine Ratsche, so dass der Messdruck nicht beachtet werden muss, aber viele Bediener haben das Gefühl, dass die Skala das Gegenteil von einer normalen Bügelmessschraube anzeigt, und es ist eine gewisse Schulung erforderlich, um die Skala richtig abzulesen. Um mit einer Innenmessschraube korrekt zu messen und die Werte genau abzulesen, muss man also etwas Geschicklichkeit mitbringen.

Was ist ein Glanzmessgerät?

Ein Glanzmessgerät ist ein Gerät, das den Oberflächenglanz eines Objekts misst.

Viele Hersteller bieten tragbare Geräte an, die auch als Glanzmessgeräte bezeichnet werden. Die typische Methode besteht darin, die Intensität des Lichts zu messen, das in die Richtung der positiven Reflexion reflektiert wird, was als Spiegelglanz bezeichnet wird.

Die Qualitätskontrolle ist schwierig, weil das Aussehen eines Produkts anders aussehen kann, wenn es einen anderen Glanz hat, selbst wenn es die gleiche Farbe hat. Glanzmessgeräte können jedoch dazu verwendet werden, die vom Menschen wahrgenommene Oberfläche eines Objekts, wie z. B. seinen Glanz, physikalisch zu quantifizieren.

Anwendungen von Glanzmessgeräten

Glanzmessgeräte werden zur Messung der Oberfläche vieler Materialien verwendet, z. B. von Beschichtungen, Galvanisierungsfolien, Kunststoffen, Emaille, Fliesen und Papier, eignen sich jedoch nicht für nicht glatte Oberflächen oder metallische Beschichtungen. Er wird ausgedrückt als das Verhältnis des von der Probe reflektierten Lichts zum reflektierten Licht von Glas mit dem Brechungsindex n = 1,567, bezeichnet mit Gs(θ).

θ gibt den Einfallswinkel des Lichts an. 20°, 45°, 60°, 75° und 85° werden von JIS angegeben und der Reflexionswinkel ist je nach Oberfläche der Probe unterschiedlich. Die von JIS angegebenen Einheiten für die Aufzeichnungsmethode sind nur Prozent- oder Zahlenwerte, der Einfallswinkel wird aufgezeichnet und der Name des Geräts wird angegeben, also in der Form „Gs (60°) =42% XXX type glossmeter made by XXX“.

Funktionsweise der Glanzmessgeräte

Das Glanzmessgerät misst das normal reflektierte Licht einer nicht polarisierenden Lichtquelle bei θ (= 20°, 45°, 60°, 75°, 85°) mit einer glatten Probenoberfläche bei 0°. Das von der Lichtquelle ausgestrahlte Licht tritt durch einen Spalt, der auf die Position der Linse eingestellt ist, wird von der Linse fokussiert und auf die Probe gestrahlt, während das von der Probenoberfläche reflektierte Licht durch die Linse und den Spalt der Auflichtempfängereinheit tritt und in den Fotodetektor gelangt.

Die Lichtquelleneinheit und die Fotodetektoreinheit sind auf die Probenoberfläche ausgerichtet, so dass das unter einem Einfallswinkel θ einfallende Licht unter θ’ empfangen wird. Das Glanzmessgerät wird kalibriert, indem das reflektierte Licht bei jedem Winkel für ein Glas mit dem Brechungsindex n = 1,567 mit 100 angesetzt wird. Die Probe wird dann mit dem Gerät gemessen und das Verhältnis zum kalibrierten Glas berechnet.

Ist die Oberfläche glatt und glänzend, ist das reflektierte Licht stärker, ist die Oberfläche jedoch rau, wird das einfallende Licht an der Objektoberfläche diffus reflektiert (diffuse Reflexion) und das reflektierte Licht ist schwächer. Bei einem Lichteinfall von 60° wird eine Oberfläche mit einem Glanzgrad von über 70 als hochglänzend, von 10-70 als mittelglänzend und von unter 10 als schwachglänzend oder matt eingestuft.

Auswahl eines geeigneten Glanzmessgeräts

Bei der Auswahl eines Glanzmessgeräts sollten folgende Punkte beachtet werden:

1. Messbereich

Glanzmessgeräte können verschiedene Glanzbereiche messen. Es ist wichtig, den geeigneten Messbereich entsprechend dem Glanzbereich des verwendeten Materials oder Produkts zu wählen. 

2. Auflösung

Die Auflösung gibt die Fähigkeit an, kleinste Glanzveränderungen zu erkennen. Die Wahl eines Glanzmessgerätes mit einer hohen Auflösung führt zu genaueren Ergebnissen. Eine hohe Auflösung ist insbesondere für Glanzmessungen bei feinen Oberflächenveränderungen und dünnen Beschichtungen erforderlich.

3. Bedienungsfreundlichkeit

Auch die Benutzerfreundlichkeit des Glanzmessgeräts ist wichtig. Es ist zweckmäßig, ein Modell mit einem intuitiven, leicht verständlichen und einfach zu bedienenden Bedienfeld und Tasten zu wählen. Auch die Methoden zum Ablesen und Speichern der Daten sollten berücksichtigt werden, und bei der Auswahl sollten auch die nachfolgenden Prozesse berücksichtigt werden.

4. Funktionalität

Glanzmessgeräte bieten eine breite Palette von Funktionen. Durch die Auswahl der gewünschten Funktionen kann die Messarbeit komfortabler durchgeführt werden. So können Sie beispielsweise Funktionen auswählen, die Ihren speziellen Anforderungen entsprechen, wie statistische Datenerfassung, grafische Anzeigefunktionen oder Unterstützung mehrerer Messwinkel.

5. Wartung

Glanzmessgeräte müssen regelmäßig gewartet werden, um genaue Messergebnisse zu erhalten. Es ist wichtig, die Wartung zu berücksichtigen und das geeignete Modell im Hinblick auf einen langfristigen Betrieb auszuwählen.

Was ist ein optischer Filter?

Optische Filter sind Filter, die einen Teil des einfallenden Lichts abschneiden. Es gibt Bandpassfilter, die nur Licht einer bestimmten Wellenlänge durchlassen, ND-Filter, die die Intensität des einfallenden Lichts reduzieren, und Infrarotfilter, die infrarotes Licht ausblenden. Die Auswahl des Filters richtet sich nach dem Spektrum und der Intensität des einfallenden Lichts und der Wellenlänge des zu extrahierenden Lichts.

ND-Filter werden auch verwendet, um die Lichtmenge in einer Kamera zu regulieren, so dass es möglich ist, die Blende zu vergrößern oder die Verschlusszeit zu verkürzen, indem die Lichtmenge mit einem ND-Filter reduziert wird.

Anwendungen von optischen Filtern

Optische Filter werden verwendet, um die Intensität und Farbe des von Videogeräten wie Projektoren abgegebenen Lichts zu regulieren. Optische Instrumente wie Mikroskope sind ebenfalls mit optischen Filtern ausgestattet, da Streulicht von außerhalb des Geräts die Messergebnisse beeinträchtigen kann.

Andere Geräte, die mit Laserlicht arbeiten, wie z. B. Raman-Spektrometer, verfügen über Bandpassfilter, die nur Wellenlängen in der Nähe des Laserlichts durchlassen, um Streulicht zu unterdrücken. Darüber hinaus werden bei allen Geräten mit einem lichtempfindlichen Teil, wie z. B. CCD-Detektoren, häufig optische Filter eingebaut, um eine Sättigung des Detektors durch starkes einfallendes Licht zu verhindern.

Eigenschaften von optischen Filtern

Die für optische Filter verwendeten Materialien sind je nach Typ sehr unterschiedlich.

1. ND-Filter

ND-Filter verändern nicht das Spektrum des einfallenden Lichts, sondern reduzieren nur die Lichtintensität. Das vom ND-Filter nicht durchgelassene Licht wird reflektiert, so dass der Lichtweg so eingestellt werden muss, dass das reflektierte Licht nicht zur Lichtquelle zurückkehrt.

2. Bandpassfilter

Die meisten sind mit dielektrischen Mehrschichtfolien beschichtet. Die Mehrfachreflexionen in der dielektrischen Mehrschichtfolie ermöglichen es, nur einen Teil der Wellenlänge zu extrahieren. Das Interferenzverhalten ändert sich jedoch je nach Einfallswinkel des Lichts, so dass der Winkel, in dem der Filter eingebaut wird, sorgfältig zu beachten ist.

Da es sich bei ND-Filtern und Bandpassfiltern um optische Bauteile handelt, wird ihre Leistung beeinträchtigt, wenn Fingerabdrücke oder Schmutz an ihnen haften bleiben; außerdem lassen sie sich nur schwer reinigen. Es ist daher ratsam, bei der Handhabung von Filtern Handschuhe zu tragen. Außerdem ist es nicht möglich, die Oberfläche mit einer Feile oder einem anderen Werkzeug abzuschrubben, wenn Schmutz daran haftet, da jeder Kratzer auf der Oberfläche eine Störung im optischen Pfad verursacht.

Was ist ein optischer Isolator?

Optische Isolatoren sind Elemente, die Licht nur in eine bestimmte Richtung durchlassen und Licht aus der entgegengesetzten Richtung blockieren. Sie werden bei LEDs und in der optischen Kommunikation eingesetzt, um sicherzustellen, dass zurückkehrendes Licht keine negativen Auswirkungen hat. Das Prinzip der Übertragung von Licht in nur eine Richtung besteht darin, dass die Polarisationsebene des Lichts verändert wird und die spezifische Polarisationsebene mit Hilfe einer Polarisationsplatte oder ähnlichem blockiert wird. Die Produkte werden häufig nach dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Polarisationsplatten klassifiziert.

Anwendungen von optischen Isolatoren

Optische Isolatoren werden eingesetzt, um die Ursachen für eine fehlerhafte Lichtausgabe von optischen Kommunikationsgeräten und LEDs zu beseitigen, die auf die Erzeugung von Rauschen und Interferenzen mit dem eintreffenden Licht zurückzuführen sind, das durch zurückgeworfenes Licht in Glasfasern, LEDs und optischen Verstärkern verursacht wird. Bei der Auswahl eines Lichtwellenleiters müssen die unterstützten Wellenlängen, die Genauigkeit und Größe, die Anschlussmöglichkeiten und die Haltbarkeit berücksichtigt werden. Bei der Verwendung von optischen Isolatoren mit Polarisatoren ist Vorsicht geboten, da sie erhebliche Lichtverluste verursachen.

Funktionsweise der optischen Isolatoren

Optische Isolatoren beruhen auf dem Prinzip des Faraday-Effekts. Der Faraday-Effekt bezeichnet das Prinzip, dass sich die Polarisationsebene des Lichts ändert, wenn ein Magnetfeld an die Lichtbahn angelegt wird. Der Faraday-Effekt wird genutzt, um das Licht zu verändern, und mit Hilfe von Polarisationsplatten oder Beugungsgittern wird das Licht nur in eine Richtung übertragen. Optische Isolatoren lassen sich in Produkte mit polarisierenden Platten und Produkte mit Beugungsgittern unterteilen, deren Funktionsprinzipien im Folgenden erläutert werden.

• Polarisator-Typ
  Der Polarisatortyp hat eine Struktur, bei der ein Rotator, der den Faraday-Effekt erzeugen kann, zwischen zwei polarisierenden Platten angebracht ist. Licht, das in die polarisierenden Platten eintritt, überträgt nur Licht mit einer bestimmten Polarisationsebene. Das durchgelassene Licht wird durch den Rotator gedreht und durchläuft die polarisierende Platte mit der gleichen Polarisationsebene wie nach der Drehung. Bei umgekehrter Richtung wird kein Licht durchgelassen.
• Refraktives Gittersystem
  Das refraktive Gittersystem besteht aus einem Rotator, der zwischen zwei refraktiven Gittern eingebettet ist. Durch den Faraday-Effekt kann der Brechungsindex variiert werden. Durch die Einstellung des Brechungsindexes und das Auftreffen auf die Glasfaser kann das Licht nur in eine Richtung übertragen werden.

Was ist Zinkdruckguss?

Zinkdruckguss ist ein Gießverfahren, bei dem geschmolzenes Nichteisenmetall mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit in eine Präzisionsform gegossen wird, um sofort eine Metallform zu bilden.

Zinkdruckguss zeichnet sich durch seine extrem hohe Maßgenauigkeit, seine Flexibilität, die es ermöglicht, jede beliebige Form zu erzeugen, sowie durch seine schöne Oberfläche und seine hohe Festigkeit aus.

Aufgrund dieser herausragenden Eigenschaften wird Zinkdruckguss in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt, von alltäglichen Gebrauchsgegenständen bis hin zu Industrieprodukten.

Anwendungen von Zinkdruckguss

Zum einen eignet sich die Oberfläche des im Zinkdruckguss gegossenen Materials hervorragend für die Beschichtung und Lackierung mit anderen Metallen (Gold, Silber, Kupfer, Chrom, Nickel, etc.), so dass es für Innenausstattungen, Kleidung und Beschläge in der Möbelindustrie verwendet wird.

Aufgrund des niedrigen Schmelzpunkts von Zink lassen sich außerdem dünnwandige Teile leicht bearbeiten, und wegen seiner hohen Maßgenauigkeit wird es auch für Maschinenteile mit komplizierten Formen (Motorwellen, Zahnräder, Getriebeteile für Automobile und Motorräder) und Teile für schwache elektrische und medizinische Geräte verwendet.

Funktionsweise des Zinkdruckgusses

Neben Zink werden auch andere Metalle wie Aluminiumlegierungen für den Druckguss verwendet, aber Zink hat gegenüber Aluminium den Vorteil, dass es fester ist und die Formen länger verwendet werden können.

Diese Eigenschaft ermöglicht eine erhebliche Senkung der Produktionskosten.

Darüber hinaus verringert die hohe elektrische Leitfähigkeit bei der Verwendung für Maschinen- und Anlagenteile den Energieverlust (es wird keine überschüssige Wärme erzeugt) und ermöglicht eine effizientere Nutzung der Anlagen.

Außerdem bedeutet die niedrigere Schmelztemperatur des Zinkdruckgusses im Vergleich zu anderen Metallen, dass Teile aus Zinkdruckgussteilen durch Kaltverformung und -verarbeitung leicht zusammengefügt werden können.

Es gibt zwei Arten von Zinklegierungen, die für Zinkdruckgussteile verwendet werden: ZDC1 und ZDC2.

ZDC1 verfügt über hervorragende mechanische Eigenschaften, Korrosions- und Kriechbeständigkeit und wird verwendet, wenn eine höhere Festigkeit erforderlich ist.

Im Gegensatz dazu wird ZDC2 hauptsächlich für Innenausstattungen und Möbelbeschläge verwendet, die aufgrund ihrer hervorragenden Dimensionsstabilität und sauberen Oberfläche vergoldet oder versilbert werden müssen.

Was ist ein Trockentransformator?

Ein Trockentransformator ist ein Transformator, der kein Isolieröl verwendet.

Der Begriff „trocken“ bezieht sich auf die Art der Kühlung des Transformators, d. h. es wird keine Kühlflüssigkeit oder Öl verwendet. Statt Öl zur Kühlung zu verwenden, wie es bei ölgefüllten Transformatoren der Fall ist, werden die Spulen mit Harz beschichtet und luftgekühlt.

Die Wärme des Eisenkerns und der Wicklungen wird direkt von den der Atmosphäre ausgesetzten Spulen abgeleitet, ohne dass Öl verwendet wird. Trockentransformator bieten verschiedene Vorteile. Erstens werden keine Kühlmaterialien verwendet, so dass keine Gefahr besteht, dass Kühlflüssigkeit ausgetauscht wird oder ausläuft.

Außerdem muss man sich keine Gedanken über Öllecks oder Umweltbelastungen machen. Sie sind besonders geeignet, wenn der Installationsraum in Gebäuden und Anlagen begrenzt ist. Allerdings gibt es einige Einschränkungen: die Kühleffektivität kann geringer sein als bei ölgekühlten Transformatoren und für Transformatoren mit großer Kapazität können Kühlgebläse oder Kühlanlagen erforderlich sein. Trockentransformatoren sind im Allgemeinen auch teurer als ölgekühlte Transformatoren.

Anwendungen von Trockentransformatoren

Trockentransformatoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Nachfolgend einige Beispiele für Anwendungen.

1. Industrieanlagen und Fabriken

Sie können in Fabriken und Industrieanlagen eingesetzt werden. Diese Anlagen sind mit Hoch- oder Höchstspannung an das Stromnetz des Elektrizitätsversorgungsunternehmens angeschlossen, so dass Transformatoren erforderlich sind, um Strom an Geräte zu übertragen, die eine niedrige Spannung benötigen. Wenn die Transformatoren in Innenräumen installiert werden, können Trockentransformatoren verwendet werden, um den Strom sicher zu den Geräten zu leiten.

2. Geschäftsräume

Weit verbreitet in großen Einkaufszentren. Sie werden für die Stromübertragung an Geräte wie Beleuchtung, Klimaanlagen und Aufzüge verwendet. Da die Gefahr einer Entzündung unter Spannung gering ist, eignen sie sich auch für Orte, an denen sich viele Menschen aufhalten.

Außerdem sind sie kompakt und leicht, so dass sie sich für den Einsatz in Hochhäusern eignen. Trockentransformatoren eignen sich auch für den Einsatz in den oberen Stockwerken von Wohn- und Bürogebäuden.

3. Eisenbahnen

Trockentransformatoren werden auch in Schienenfahrzeugen und Transportsystemen eingesetzt. Trockentransformatoren eignen sich besonders für geschlossene Räume wie U-Bahnen, wo sie ein hohes Maß an Sicherheit bieten. In Schienenfahrzeugen, wo der Einbauraum oft begrenzt ist, werden Trockentransformatoren anstelle von ölgefüllten Transformatoren eingesetzt, um Platz zu sparen.

Funktionsweise von Trockentransformatoren

Trockentransformatoren sind, wie andere Transformatoren auch, Geräte, bei denen die Spannung mit Hilfe eines Eisenkerns und von Spulen verändert wird. Zunächst werden zwei Wicklungen hergestellt, indem eine Spule um einen Eisenkern gewickelt wird. Dann wird an eine Seite eine Spannung angelegt, und es fließt ein Strom durch sie.

Das Prinzip der elektromagnetischen Induktion führt dann zu einer Spannung auf der anderen Seite. Der Transformator kann diese Spannung je nach Anzahl der Windungen einstellen.

Die bei der Änderung der Spannung entstehende Wärme muss nach außen abgeleitet werden. Ölgefüllte Transformatoren leiten die Wärme mit Hilfe von Öl und Kühlrippen ab, während Trockentransformatoren luftgekühlt sind.

Auswahl eines geeigneten Trockentransformators

Bei der Auswahl eines Trockentransformators sind die erforderliche Leistung, Spannung und Betriebsumgebung zu berücksichtigen.

1. Erforderliche Leistung

Die Leistung des Transformators wird nach der zu verwendenden Last ausgewählt. Im Allgemeinen ist ein effizienter Betrieb möglich, wenn die durchschnittliche Leistung mit einer Transformatorleistung von etwa 60 % gedeckt werden kann. Die Kapazität muss jedoch oberhalb der maximalen Leistung und des Einschaltstroms bei großen Lasten gewählt werden.

2. Spannung

Die Spannung muss jeweils für die Hochspannungs- und die Niederspannungsseite gewählt werden. Bei Hochspannungstransformatoren beträgt die Spannung der Hochspannungsseite im Allgemeinen 6,6 kV oder 3,3 kV. Die Niederspannungsseite sollte entsprechend der Last ausgewählt werden.

3. Betriebsumgebung

Auch der Standort des Transformators und die Betriebsumgebung müssen berücksichtigt werden. Es ist zu prüfen, ob besondere Umgebungsbedingungen vorliegen (Feuchtigkeit, Temperatur, Vibration usw.), und es ist ein Transformator mit geeigneter Haltbarkeit und Schutz zu wählen.

Weitere Informationen zu Trockentransformatoren

Unterschiede zwischen Trockentransformatoren und Gusstransformatoren

Gegossene Transformatoren sind Transformatoren, die kein Öl verwenden. Trockentransformatoren und Gusstransformatoren unterscheiden sich in ihren Kühlmethoden und Schutzleistungen.

Der einzige Schutz für die inneren Wicklungen eines Trockentransformators ist die Lackierung. Da sie der Luft ausgesetzt sind, können sie durch äußere physische Schäden und Feuchtigkeit gefährdet sein. Daher sind geeignete Schutzmaßnahmen erforderlich.

Gegossene Transformatoren hingegen werden durch eine Struktur gekühlt, bei der die inneren Wicklungen mit einem Isoliermaterial wie Epoxidharz verfestigt sind. Das Isoliermaterial wirkt auch als Kühlmittel und leitet die Wärme wirksam ab.

Trockentransformatoren und Gusstransformatoren werden im Allgemeinen beide im kleinen bis mittleren Leistungsbereich eingesetzt. Für Trockentransformatoren sind jedoch unter Umständen Kühlgebläse und Kühlvorrichtungen erforderlich, was die Herstellungskosten leicht in die Höhe treiben kann. Gegossene Transformatoren hingegen werden im Vergleich zu Trockentransformatoren zu relativ niedrigen Kosten hergestellt.