Dr. Jayne Morrow und Dr. Sandra Da Silva, beide von NIST, trugen zu einer früheren Version des Verfahrens. Die Wissenschaft und Technologie Direktion des US-Heimatschutzministeriums förderte die Produktion eines Teils dieses Materials unter Vermittlungs-Abkommen HSHQPM-15-T-00050 mit dem National Institute of Standards and Technology (NIST).

1. Vorrichtung <ol><li> Auswählen oder eine Vorrichtung mit einer beweglichen Ebene herzustellen (siehe Schema in Abbildung 1). HINWEIS: Hier verwenden Sie einen TL-Gleit / Schäl-Tester aber dieses Gerät verfügt über Funktionen, wie zB die Messung der Reibungskräfte, die nicht notwendig zu dieser Methode sind und können die Kosten über eine einfachere Vorrichtung erhöhen. <ol><li> Wählen Ebene Abmessungen mit einer Länge von mindestens 15 cm von einer Mindestbreite von 3 cm. Die Länge steuert die maximale Entfernung , für einen einzelnen Abtastpfad (Abbildung 1). </li><li> Wählen Sie eine Ebene, die von 50 bis 400 mm / s mit einer Wiederholgenauigkeit bei der gewählten Geschwindigkeit von ± 10% bei definierten Geschwindigkeiten bewegt. Der Bereich basiert auf Daten von einer Freiwilligen Bevölkerung Durchführung Wisch Experimente. 10 </li></ol></li><li> Fabrizieren einen Wischhalter (Abbildung 2). CAD-Zeichnungen in ergänzenden Informationen. <ol><li> Fügen Sie einen Klemmmechanismus der Wisch- und belichten eine circul zu haltenar Sammelbereich 30 mm im Durchmesser. Der Sammelbereich ist, basierend auf typischen ETDs wo der Desorber Bereich in dem Instrument definiert den zulässigen Sammelbereich. </li><li> Fügen Sie eine abnehmbare weiche Unterlage hinter dem Sammelbereich eine gleichmäßige Kraftverteilung zu sorgen. Es ist abnehmbar bei Verschmutzung, die durch die Reinigung nicht auf andere Weise entfernt werden kann. Der Träger kann aus Schwammgummischaum hergestellt werden, wie in ASTM D1894 14 oder einem anderen weichen Material beschrieben, wie beispielsweise Filz, auf Maß geschnitten. HINWEIS: Die Eigenschaften des Schaumgummis in ASTM D1894 beschrieben ist, umfassen eine erforderliche Weichheit als die Fähigkeit gemessen, um den Schaum 25% zu komprimieren, wenn einen Druck von 85 ± 15 kPa (12,5 ± 2,5 psi) gemessen. Wir werten die Wirksamkeit eines Trägermaterials gleichmäßig zu verteilen Kraft durch den Druck Abbilden 8 einen kraftempfindlichen Film verwendet wird , 10. Der Druck über den gesamten Sammelbereich (30 mm durchmeter Kreis) kann für eine gleichmäßige Verteilung der Kraft nur auf der Grundlage der Gesamtkraft berechnet werden. </li><li> Umfassen anbringbare Gewichte Gesamtkräfte (Gesamtgewicht des Halters und des Gewichts), um auf dem Wischtuch im Bereich von etwa 1 bis 15 N (etwa 100 bis 1.500 Gramm-Kraft). Stellen Sie die minimale Kraft, die durch das Gewicht des Halters wischen. Der Kraftbereich basiert auf Daten von einer Freiwilligen Bevölkerung Abwischen Durchführung von Experimenten, in denen die durchschnittliche ausgeübte Kraft betrug 7 N. 10 Die maximale Kraft wird durch die Fähigkeit begrenzt werden während der Fahrt eine glatte Bewegung über die Oberfläche zu gewährleisten. </li><li> Gehören Augen Haken oder eine ähnliche Vorrichtung für ein Rückhaltedraht befestigt wird. Der Draht hält den Wischhalter von während der Bewegung des Flugzeugs bewegen. Der Draht sollte während der Bewegung des Flugzeugs in einem geringen positiven Winkel zu der Oberfläche oder parallel sein. </li></ol></li></ol> 2. Materialauswahl und Instrumental-Konfiguration <ol><li> wählen test Oberflächen auf Basis von Ähnlichkeit mit der Screening-Umgebung. Entscheidungen können , umfassen synthetische Leder, Metall, Kunststoff, Pappe, Stoff, usw. Verwenden Oberflächen , die flach sind und passen auf der Ebene der Testvorrichtung. Sehr flexible Oberflächen müssen durch eine starre Oberfläche zu verhindern während der Bewegung abzuwischen Sampling unterlegt werden. <ol><li> Schnittflächen zur Größe bei Bedarf und sauber mit Lösungsmitteln (Ethanol oder Methanol ist im allgemeinen geeignet) und / oder durch Partikel mit Druckluft abgeblasen. Saubere Oberflächen unmittelbar vor der Durchführung von Wischsampling. </li></ol></li><li> Verwenden Sie aus Tüchern aus einem beliebigen Material zur Verwendung als in Wisch-Sampling. Sie müssen Mindestabmessungen aufweisen, die 30 mm Durchmesser Kreissammelbereich auf dem Wischhalter zu bedecken und an Ort und Stelle festgeklemmt werden. <ol><li> Cut wischt Größe bei Bedarf in passen Halter wischen. </li><li> Testen eine Teilmenge von Wischtüchern vor in Abschnitt beschrieben folgende Verfahren verwenden, 4 Extraktionseffizienz und Leer VERSCHMUTZ zu bestimmenIonenniveau mit Bezug auf RDX oder anderen Verunreinigungen, die mit der Analyse stören könnten. </li></ol></li><li> Bereiten RDX Partikel Standards durch Tintenstrahldruck-Arrays auf Polytetrafluorethylen (PTFE) Substraten. Ihre Herstellung und Verwendung sind im Detail in der Veröffentlichung im Bericht beschrieben. 200 ng von RDX ist eine Mindestmenge auszukommen, etwa 5 ng / ml und die maximalen Menge typische analytische Nachweisgrenzen der Quantifizierungstechnik gegeben, basierend auf dem ausgewiesenen Mengen an RDX in Fingerabdruck, soll ein paar Mikrogramm sein. Die Proben können nach dem Drucken für bis zu 30 Tage im Kühlschrank gehalten werden. HINWEIS: Die Partikel von diesen Standards abgeleiteten Größe im Bereich von 1 um bis 40 um im Durchmesser, zu simulieren und um die Partikel in Fingerabdruck nach Plastiksprengstoff 12 handhaben . Die Flächenverteilung der transferierten Probe ist auf der gedruckten Feldgrße abhängig, wird jedoch typischerweise von 5 mm Fläche innerhalb eines 5 mm betragen; auch innerhalb der 30mm Durchmesser kreisförmigen Abtastbereich. Dieses Protokoll verwendet Standards RDX Partikel durch Tintenstrahldruck erzeugt, der eine bekannte Partikelgrößenverteilung und eine bekannte Fläche Verteilung aufweisen, wenn sie auf die Testoberfläche übertragen. Andere Trockentransfer Proben 13 können , wenn die gleichen Parameter bekannt sind , verwendet werden. Proben durch direkte Abscheidung aus einer Lösung auf die Testflächen hergestellt sind nicht zu empfehlen. </li><li> Konfigurieren und Testgerät für die Probenahme wischen. <ol><li> Bewegen , um die Ebene in die Ausgangsposition (Figur 1). </li><li> Mit Bezug auf Figur 3 stellt eine Testoberfläche, ohne sie anhaften, auf der Geräteebene. <ol><li> Vorbereiten eine Schablone aus Papier, wie in Abbildung 1 in der schematischen Darstellung gezeigt ist , und legt es bündig an die Kanten der Prüffläche, wie in Abbildung 3 gezeigt. Die Schablone markiert die Lage der Wischposition beginnt und die Lage und Länge der Abtastpfad. </li><li> Halten Sie die Vorlage to der Oberfläche mit Klebeband. Bewegen, um die Oberfläche, mit der Schablone, hin und her auf der Ebene, bis die auf der Startposition wischen sitzt, wenn der Rückhaltedraht gespannt ist. Bewegen, um die Oberfläche, mit der Schablone, Seite an Seite auf der Ebene, bis der Rückhaltedraht wird den Fahrweg zentriert nach unten. </li></ol></li><li> Markiert die Position auf der Ebene, wo das Substrat eingehalten wird, wie oben bestimmt. Oberfläche haftet, mit der Schablone, zu der Ebene unter Verwendung von doppelseitigem Klebeband. </li><li> Verwenden Software steuert für das Instrument zur Eingabe der Entfernung und Fahrgeschwindigkeit. </li><li> Initiieren Bewegung des Flugzeugs zu prüfen, dass die den Abtastpfad für die gesamte Entfernung, wischen folgt und um sicherzustellen, problemloses Reisen. HINWEIS: Einige Kombinationen von Wisch- und Testoberfläche in einem hohen Maß an Reibung während der Bewegung führen. Skipping und Anheben der während der Bewegung wischen ist unerwünscht. Das Wischtuch aus dem Abtastpfad für lange Wegstrecken oder für einige Kombinationen abweichenvon Wisch- und Testoberfläche. Der kritischste Faktor ist, um sicherzustellen, dass die Pässe durch die Probenablagestelle wischen. Einstellen des Winkels des Rückhaltedraht kann helfen, das Problem zu lindern. </li><li> Messen Sie die Entfernung vom Ort der Probe Ablagerung zum Ende der Bewegung. HINWEIS: Wenn die Probe nahe dem Beginn des Abtastpfad angeordnet ist, wie in 1 gezeigt, wird die Entfernung , für die Prüfoberfläche Länge auf ihrem Maximum sein. Kleinere Fahrstrecken können durch die Begrenzung der Gesamtlänge der Reise gewählt werden, oder indem man die Lage der Probe zu bewegen. </li></ol></li></ol> 3. Wipe-sampling <ol><li> Saubere Testoberfläche und trocknen lassen. </li><li> Platzieren Sie die Oberfläche auf einer Oberladewaage und legt eine Papierschablone auf (siehe 2.4.2), um es in Position an einer Ecke zu halten. </li><li> Nehmen Sie eine Partikelprobe in der Hand und verwendet Streifbeleuchtung zu prüfen, ob die Anordnung vollständig ist. </li><li> Legen Sie einen Finger hinter der Hinterlegungund legt die PTFE-Substrat ablagerungs Seite nach unten auf der Testoberfläche mit der Ablagerung innerhalb des markierten Probenbereiches. Übersetzen des PTFE-Substrat entlang der Prüffläche innerhalb der Abtastpfad ein Minimum von 10 N (beobachten, das Gewicht auf der Waage gleich oder überschreiten 1000 gram-force) unter Verwendung der Teilchen trocken zu übertragen. <ol><li> Für die Testoberflächen mit einer quergestreifter Textur, übersetzen den PTFE-Substrat entlang der Fläche senkrecht zu den Streifungen, auch wenn dies auf den Abtastpfad orthogonal ist. </li></ol></li><li> Verwenden Streifbeleuchtung des PTFE-Substrat nach dem Trockentransfer zu inspizieren um die Entfernung der Anordnung zu gewährleisten. Wenn Array-Elemente bleiben, wählen, ob das Experiment fortzusetzen oder zu verwerfen und neu beginnen. Die Wahl hängt von den Nachweisgrenzen von der Gewinnung und Analyse sowie der minimalen Masse an der Oberfläche benötigt wird. </li><li> Haben den PTFE-Substrat für die Extraktion und Bestimmung der Übertragungseffizienz. </li><li> Platzieren Sie die Testfläche auf die Ebene, in der punter Verwendung von doppelseitigem Klebeband oder äquivalente reviously Stelle definiert, und es auf die Ebene haften. </li><li> Laden die ausgewählte Wisch in den Halter und befestigen die entsprechenden Gewichte für die gewählte Kraft. </li><li> Zeichnen Sie die Temperatur und die Feuchtigkeit in der Nähe des Experiments auf ± 2 ° C und ± 5% RH. </li><li> Befestigen des Rückhaltedraht mit dem Wischhalter und legt den Halter wisch Seite nach unten auf der Testoberfläche. Unmittelbar initiieren Bewegung des Flugzeugs. Heben Sie den Wischhalter ab, nachdem die Bewegung der Testoberfläche aufhört, und entfernen Sie aus dem Halter der abzuwischen. </li></ol> 4. Extraktion und Analyse <ol><li> Extrahieren und analysieren jede RDX verbleibenden auf PTFE Transfersubstrat. <ol><li> Durchfluss 1 ml Methanol einen internen Standard enthält, über die Oberfläche und in ein 2 ml Glasfläschchen. Verwenden Sie einen isotopisch markierten RDX als internen Standard. Ein geeignetes Analogon mit ähnlicher chemischer Struktur und physikalischen Eigenschaften kann, wenn ein isotopisch markiert Ständer verwendet werden,ard ist nicht erhältlich. Für RDX ein zusätzlicher akzeptabel wäre interner Standard Cyclotetramethylentetranitramin (HMX) sein. Das Verfahren zur Herstellung des PTFE-Übertragungssubstrats schlägt die PTFE um die Einwickelpapier Lösungsmittelverlust zu dem Papier zu minimieren. </li><li> Quantifizieren Lösungen zuvor entwickelte analytisches Protokoll. Das Protokoll, das in dieser Studie verwendet wird, basiert auf Elektrospray-Ionisations-Massenspektrometrie (ESI-MS). </li></ol></li><li> Extrahieren und analysieren RDX gesammelt auf dem Tuch. <ol><li> Schneiden Sie das Material zum Abwischen von 30 mm Durchmesser Kreissammelbereich nach unten und legen Sie den geschnittenen Abschnitt in eine 2 ml Glasfläschchen. 1 ml Methanol den internen Standard enthält. </li><li> Verschließe das Röhrchen und Wirbel bei 10.000 Umdrehungen pro Minute für 30 Sekunden. </li><li> Beziffern Lösungen so schnell wie möglich wiederhergestellte Adsorption des Analyten und / oder internen Standard auf das Wischmaterial zu verhindern. Vollständige Analysen innerhalb einer Stunde zu extrahieren, wann immer möglich. </li></ol></li><li> extrahieren undeine Teilmenge von nicht verwendeten RDX Partikelstandards auf PTFE analysieren, um eine Basislinienausgangsmasse in der gleichen Weise wie 4.1 zu erhalten. </li><li> Berechnen Transfereffizienz (TE) aus dem PTFE-Substrat die Masse von RDX auf der Oberfläche abgeschieden zu bestimmen. <img alt="Gleichung 1" src="/files/ftp_upload/55484/55484eq1.jpg" /> wobei die durchschnittliche RDX Anfängliche abgelagerte Masse der extrahierten Basislinienproben (Schritt 4.3) und RDX ist bleibt. ist die Masse des RDX auf dem PTFE-Substrat nach der Trockenübertragung (Schritt 4.1) verbleibt. </li><li> Berechnen Sammeleffizienz (CE) von dem auf die abgeschiedene Masse auf der Oberfläche relativ wischen. <img alt="Gleichung 2" src="/files/ftp_upload/55484/55484eq2.jpg" /> wo RDX Wischen ist die Masse des RDX abzuwischen vom extrahiert (Schritt 4.2). </li></ol> 5. Qualitätskontrolle <ol><li> Führen Sie mindestens 3 Wiederholungen. Veränderlichkeit in CE kann relativ hoch sein und 10 oder mehr Wiederholungen erforderlich sein, um zu bestimmen,die Bedeutung verschiedener Abtastfaktoren. <ol><li> Reinigen und die Wiederverwendung Prüfflächen für Replikaten wenn leere Prüfung der Wirksamkeit des Reinigungsverfahrens angibt. Lösungsmittel können die Oberflächenbeschaffenheit beeinflussen, und jedes Verfahren ihre Anwendung müssen an alle Wiederholungen gelten. </li><li> Verwenden Sie frische Tücher für jede Wiederholung. </li></ol></li><li> Prozess messen Rohlingen nach dem gleichen Verfahren folgend, aber mit leeren PTFE Substraten. </li></ol> 6. Berichterstattung <ol><li> Berechnen und melden Sie den Mittelwert und Standardabweichung von TE und CE für (n) repliziert. </li><li> Report 1) Abwischen der Typ, 2) Testoberfläche, 3) Kraft, 4) Geschwindigkeit, 5) die Entfernung, 6) die Temperatur und 7) Feuchtigkeit. </li><li> Bericht des Art und Details der Probe verwendet. Wenn Proben wurden andere vorbereitet als durch Tintenstrahldruck, Bericht geschätzte Partikelgröße und Reproduzierbarkeit. </li><li> Melden Sie alle anderen Faktoren gesteuert oder beobachtet. </li></ol>

<ol>
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The authors have nothing to disclose. Certain commercial equipment, instruments, or materials are identified in this document. Such identification does not imply recommendation or endorsement by the National Institute of Standards and Technology, nor does it imply that the products identified are necessarily the best available for the purpose.

Probenentnahme wird zur Zeit als limitierender Schritt gesehen Detektionsfähigkeiten in Screening-Umgebungen zu verbessern. Wipe-Sampling ist in der Notwendigkeit der Messung und Standardisierung, um die derzeitigen Fähigkeiten zu bewerten und die Entwicklung neuer Stichprobenmaterialien und Protokolle zu unterstützen. Der hier beschriebene Ansatz ist so konzipiert, diese Messinfrastruktur, und steuert die meisten der bekannten Faktoren relevant abzuwischen Sampling sein. Frühere Arbeiten haben, dass die Partikelgröße gezeigt, aufgebrachte Kraft während des Sammelns, Testoberfläche, Probenahme wischt, und die Entfernung sind alle wichtige Faktoren zu steuern. Der Instrumental Ansatz ermöglicht die Kontrolle über die aufgebrachte Kraft, die Geschwindigkeit des Wisch und die Entfernung, und die Werte für diese Parameter sollten in realen Situationen zu erwarten innerhalb des Bereichs ausgewählt fallen. Die Kraft wird durch die Verwendung eines Trägergewicht über den Sammelbereich aufgetragen und Sorgfalt sollte eine gleichmäßige Verteilung von Kraft, um zu erreichen, calc genommen werdenUlate der Druck. Testoberflächen sind durch den Benutzer ausgewählt und auf reale Umgebungen beziehen Screening sollten den erwarteten Bereich der Sampling Herausforderungen zu replizieren. Sampling Tücher werden ausgewählt, um die gegenwärtige Praxis zu bewerten und / oder zu messen, um die Wirksamkeit von neu entwickelten Materialien. Um Ergebnisse von Labor zu Labor zu vergleichen, müssen die gleichen Testoberflächen und Tücher verwendet werden, die aus einer Hand erworben durch Angabe kritische Parameter oder durch Materialien teilen getan werden können. Die ETD Tücher sind im Handel erhältlich, aber sie sind ständig unter Produktion und verschiedene Chargen unterschiedliche Eigenschaften haben können. Dies sind Fragen, die in Zukunft durch koordinierte Anstrengungen Ring angesprochen werden können. Die verwendeten Proben Sammeleffizienz bewerten sollen die physikalischen Eigenschaften in realen Situationen zu erwarten lassen. Im Fall von Sprengstoffen, haben wir einen Ansatz für die Inkjet-Drucklösungen von RDX entwickelt zu produzierenMikrometergrße Ablagerungen, die von 1 bis 40 um effizient auf einen Bereich von Substraten und erzeugen Partikelablagerungen in einer Größe übertragen. Alternativ könnten feste Größe Polystyrol-Mikrokügelchen verwendet werden. Pipettieren von RDX-Lösungen auf Teflon Substrate führt in der Regel in einer einzigen Lagerstätte, die ziemlich groß sein können, und die Partikelgrößen nach der Übertragung auf Oberfläche sind nicht bekannt. Dieser Ansatz kann für die Probenahme Studien verwendet werden, wenn die Partikelgrößen gekennzeichnet sind und zu reproduzierbaren gezeigt. Dieses Verfahren wurde zur Bewertung Probenahme Effizienz für Sprengstoffe beschrieben, sondern kann auch auf Umwelt-, nukleare oder Forensik-Anwendungen angewandt werden. Die Proben sollen wieder werden, entwickelt, um die realen Anwendungen entsprechen, und im Fall der Partikelrückstände, würde die gleiche Art von Trockenübertragung von Teflon geeignet sein. Für die Oberflächenkontamination von anderen Quellen als Partikelübertragungs, wie Kondensation von Dampf, verschiedene Arten von Proben ergeben,könnte besser geeignet sein. Eine Strombegrenzung der Technik ist die Unfähigkeit, in Richtungen Abtastung zu ändern. Die aktuelle Konfiguration ermöglicht die Bewegung in einer einzigen Richtung nur, und kann daher nicht für Richtungsänderungen steuern kann, die typischerweise im Bereich Probennahme von Objekten auftreten. Wir sprechen derzeit diesen Bedarf durch Einbeziehung x - y Bewegung und damit für bestimmte Abtastmuster eine Fläche zu füllen.

Das Screening auf Spuren von Sprengstoffen an Flughäfen und an anderen Orten ist ein entscheidender Schritt für den Schutz der Bevölkerung vor der Bedrohung durch den Terrorismus. Aktuelle Praktiken werden von Menschen behandelt und Reinigen Probenahme von Oberflächenkontamination von Gegenständen, die Menschen selbst, und Gegenstände stark fokussiert bestimmt für Ladung hält. Sammlung wipes wird sofort auf dem Gebiet unter Verwendung handelsüblicher Sprengstoffspurendetektoren (ETD) analysiert , die auf thermische Desorption von gesammeltem Vollmaterial typischerweise basieren, mit Detektion durch Ionenmobilitätsspektrometrie 1 oder, in jüngerer Zeit, Massenspektrometrie. Der Gesamtbetrag der zur Verfügung stehenden Zeit für die Probenentnahme und die Analyse wird durch die Notwendigkeit begrenzt, die Auswirkungen auf dem Passagier- und Frachtdurchsatz zu minimieren. Sampling-Protokolle müssen optimiert werden, um die meisten Proben in kürzester Zeit zu sammeln, die standardisierten Messungen erfordert, die wichtigen Faktoren wiegen Sammlung zu wischen. Wipe-samplingzur Probennahme Oberflächenkontamination in Gesundheits-, Umwelt- und regulatorische Arenen ist eine allgemeine Praxis , 2, 3, 4, 5, 6, 7 verwendet. Typische Verfahren umfassen das Halten der in einem festen Bereich von Hand und Probenahme wischen eine allgemeine Abdeckung Muster. Zur Erhöhung der Kontrolle über Faktoren Wischen, einschließlich Kraft und Geschwindigkeit, entwickeln wir einen entscheidenden Ansatz zur Simulation wischt Sampling 8, die auch die Effizienz verwendet wurden , zu bewerten , in biologischen wipe-Sampling 9. Ein handelsübliches Gerät für die Haftungsmessungen bestimmt wurde, zu dem Zweck eingerichtet ist; es umfasst eine ebene Oberfläche, die wischen mit einer festen Geschwindigkeit und den Abstand unter einem stationären bewegt. Die Kraft, während der Probennahme wird durch ein Gewicht gelegt auf die Oberseite des Halters abzuwischen gesteuert. Oberflächen von Interesse (Stoffe, plastics, Metalle, etc.) sind auf der ebenen Oberfläche angeordnet und eine Partikelprobe wird in einem festen Bereich auf dieser Oberfläche angeordnet. Unsere frühere Arbeit verwendete Polystyrol-Latex-Mikrokugeln, wie die Testpartikel und Partikelgröße wurden gezeigt, eine Wirkung auf der Partikelsammlung haben, mit größeren (42 um) Kugeln gesammelt effizienten als kleine (9 um) Kugeln. Wir fanden auch eine gewisse Verbesserung der Sammeleffizienz mit einer Erhöhung der angelegten Kraft während der Probenahme und beobachteten Unterschiede in der Sammlung von verschiedenen Oberflächen und für verschiedene Tücher. In späteren Arbeiten fanden wir , dass Polystyrol - Teilchen durch die Fortsetzung der Oberfläche nach der Entnahme wieder abgelagert werden könnten wischen, um die scheinbare Sammeleffizienz 10 reduziert wird . Dies ist ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Spurensprengstoffdetektion, als Elemente in Screening-Szenarien abgetastet, wie Koffer, groß im Verhältnis zur Sammelfläche abzuwischen sein können, erfordern umfangreiche Reise distances auch nur einen kleinen Prozentsatz der Fläche des Elements abzudecken. Daher ist die Entfernung, die auf der Oberfläche nach der Entnahme der Probe ein wichtiger Faktor, und Feld Protokolle typischerweise einen maximal zulässigen Abstand vor jeder Analyse abgedeckt definieren. Die Formen von Mikrokügelchen sind im Gegensatz zu echtem explosiven Partikel 11, 12 und ihre chemische und physikalische Eigenschaften können ihnen eine unzureichende simulant für Sprengstoff in Wisch Sammlung Experimente machen. Um diese Einschränkung zu begegnen, haben wir ein Testmaterial den Sprengstoff 1,3,5-trinitroperhydro-1,3,5-triazin (RDX) mit einer bekannten Partikelgröße enthält. Das Testmaterial wird durch Tintenstrahldruck einer Nanoliter-Volumina von RDX-Lösung in Arrays auf Teflon Substrate mit mikrometergroßen Feststoffablagerungen, die durch Verdampfung bei jedem Punkt in der Anordnung hergestellt. Die Einlagen werden an die Testoberflächen übertragen, indem auf die Oberfläche zu reiben, und das sich ergebende Teilicle Größen werden durch den Start Dosiermenge definiert. Die gewünschten Teilchendurchmessern, wie durch Analyse von Fingerabdrücken, die Spurensprengstoffe bestimmt wird, beträgt 10 bis 20 um. Ablagerungen kann auch durch Pipettieren Mikrolitervolumina Lösung auf Teflon Substrate 13, gebildet werden , aber sie werden in eine einzige große Lagerstätte, in der Regel viel größer , dass der gewünschte Bereich von Teilchengrßen (für RDX Massen relevant für diese Arbeit) trocknen. Der Tintenstrahl RDX Partikelstandard wird in dieser Arbeit zusammen mit quantitativer Extraktion und Analyseverfahren verwendet, um das Verfahren zu zeigen, für die Sammeleffizienz Bestimmung abzuzuwischen. Diese Messungen sind auf der Entwicklung von neuer Probennahme fördern wischt mit besserem Abscheidegrad und Unterstützung bewährte Verfahren in Feld Probenahme, einschließlich Zielflächen, die weitere Probe ergibt, die entsprechende Kraft während des Sammelns zu verwenden, und der Bereich zur Abdeckung vor der Analyse.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="624">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Slip/Peel Tester</td>
			<td style="width:123px;">Imass</td>
			<td style="width:119px;">TL-2300</td>
			<td style="width:167px;">replaces TL-2200 used in protocol</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">3D printer</td>
			<td style="width:123px;">Stratasys</td>
			<td style="width:119px;">Connex500</td>
			<td>VeroWhite resin as printing material</td>
		</tr>
		<tr height="30">
			<td height="30" style="height:30px;width:216px;">steel rod with thread</td>
			<td style="width:123px;">McMaster-Carr</td>
			<td style="width:119px;">7786T14</td>
			<td>cut to size for desired weight, multiple online vendors available</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">felt or rubber</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>backing material in wipe holder, multiple online vendors available</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">PTFE substrate</td>
			<td style="width:123px;">SPI Supplies</td>
			<td style="width:119px;">01426-AB</td>
			<td>1&#34; wide Bytac Bench and Shelf protector, Al-backed, cut to size</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">RDX solution</td>
			<td style="width:123px;">Cerilliant Analytical Reference Standards</td>
			<td style="width:119px;">ERR-001S</td>
			<td>1000 mg/mL in acetonitrile</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Inkjet printer</td>
			<td style="width:123px;">MicroFab Technologies, Inc.</td>
			<td style="width:119px;">jetlab4 xl-B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Isotopically tagged RDX</td>
			<td style="width:123px;">Cambridge Isotope Laboratories</td>
			<td style="width:119px;">CLM-3846-S</td>
			<td>For internal analytical standard</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">2 mL glass vial</td>
			<td style="width:123px;">Restek</td>
			<td style="width:119px;">21140 /24670</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Methanol</td>
			<td style="width:123px;">Sigma Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">14262</td>
			<td>Chromasolv grade</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">ETD wipe 1</td>
			<td style="width:123px;">DSA Detection</td>
			<td style="width:119px;">DSW8055P</td>
			<td>Ionscan 500 DT wipe</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">ETD wipe 2</td>
			<td style="width:123px;">DSA Detection</td>
			<td style="width:119px;">ST1318P</td>
			<td>Itemiser DX wipe</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Ballistic nylon fabric</td>
			<td style="width:123px;">Seattle Fabrics</td>
			<td style="width:119px;">1050 Denier Ballistics</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Synthetic leather fabric</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>contact authors for sample</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

standardized method for measuring collection efficiency from wipe-sampling of trace explosives

One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common procedure for collecting traces of explosives, and standardized measurements of collection efficiency are needed to evaluate and optimize sampling protocols. The approach described here is designed to provide this measurement infrastructure, and controls most of the factors known to be relevant to wipe-sampling. Three critical factors (the applied force, travel distance, and travel speed) are controlled using an automated device. Test surfaces are chosen based on similarity to the screening environment, and the wipes can be made from any material considered for use in wipe-sampling. Particle samples of the explosive 1,3,5-trinitroperhydro-1,3,5-triazine (RDX) are applied in a fixed location on the surface using a dry-transfer technique. The particle samples, recently developed to simulate residues made after handling explosives, are produced by inkjet printing of RDX solutions onto polytetrafluoroethylene (PTFE) substrates. Collection efficiency is measured by extracting collected explosive from the wipe, and then related to critical sampling factors and the selection of wipe material and test surface. These measurements are meant to guide the development of sampling protocols at screening venues, where speed and throughput are primary considerations.

Die Fähigkeit dieses Protokolls, um genau Sammeleffizienz aus einer Vielzahl von möglichen Testoberflächen ist abhängig von den physikalischen Eigenschaften der Probe und der Beschränkung auf einen bestimmten Bereich auf der Oberfläche zu messen. Wenn die Probe außerhalb des definierten Bereichs ist, ist es nicht vollständig während der Wischprobenahme angetroffen werden kann, und die Sammeleffizienz künstlich reduziert. Darüber hinaus, wenn die Partikel signifikant verschieden von echten Teilchen erwartet in Spurensprengstoffe Rückstände, die Sammeleffizienz Messungen eventuell nicht repräsentativ sind. Aus diesen Gründen empfehlen wir die Verwendung einer bestimmten Art von Probe, die geeigneten Partikelgrößeneigenschaften nachgewiesen wurde zu generieren und zu übertragen, Oberflächen innerhalb eines begrenzten Bereichs in Übereinstimmung mit dem Protokoll zu testen. Direktlösungsabscheidungspartikel zu bilden, ist abhängig von der Beschaffenheit und die Zusammensetzung der Oberfläche und kann nicht dazu führen, Representative Proben. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 für eine kommerzielle ETD 1 (meta-Aramid - Polymer) Bei einer 7,5 N Kraft abzuzuwischen gegeben und eine Testoberfläche repräsentativ für Gepäck (ballistisches Nylon Gewebe), für zwei unterschiedliche Wegstrecken. Die Fahrgeschwindigkeit für alle Versuche beträgt 50 mm / s, und die Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit während der Sammlung war 20 ± 2 ° C und 40 ± 4% RH, respectively. Die Ergebnisse zeigen , dass eine längere Pfadlänge führt zu einer verringerten Sammeleffizienz, die durch erneute Ablagerung von Partikeln 10 erwartet wird. Die 36 cm Entfernung, wurde unter Verwendung von drei getrennten Durchgängen auf der Oberfläche erreicht wird, am Ende jeden Pfades des Wisch Heben und Umsetzen die Oberfläche mit einem frischen Abtastpfad zu belichten. Dieses Verfahren zur Bestimmung der Entfernung, erstreckt es erforderlich, dass das Wischtuch mehrfach angehoben und nach unten platziert und kann zu unterschiedlichen Ergebnissen führen, verglichen mit einem kontinuierlichen<html> Probenweg. In Screening-Szenarien ist es wahrscheinlich, dass das Tuch angehoben und oft auf dem Punkt ersetzt, so dass dieser Ansatz zur Verlängerung der Entfernung, geeignet ist. Das TEs der RDX Ablagerungen aus dem PTFE-Substrat ist hoch, da für diese Oberfläche erwartet. Da das TEs der Nähe von 100% ist, und es ist durch visuelle Inspektion des Substrats (Schritt 3.2.3), die Qualitätssicherung, könnte die Messung von TE ohne wesentlich eliminiert werden, um die CE-Ergebnisse für diese Testoberfläche zur Folge hat. Andere Testoberflächen können niedrigere oder mehr variable TEs haben. Die Unsicherheiten in CE sind im Bereich dieser Technik erwartet auf der Grundlage unserer bisherigen Erfahrungen. Ein zweites kommerzielles ETD abzuwischen (PTFE-beschichteten gewobenen Glasfaser) im Allgemeinen niedriger als die Unsicherheiten meta-Aramidpolymer Wischtuch, obwohl es auch im allgemeinen niedriger CEs (Abbildung 4). Die bisherige Arbeit mit Polystyrol-Mikrokügelchen<html> f &quot;&gt; 8 steht im Einklang mit dem unteren Abscheidegrad für ETD beobachtet wischen 2 im Vergleich zu 1 wischt. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/55484/55484fig1.jpg" /> Abbildung 1 : Schematische für Probennahmevorrichtung wischen (links und Mitte) mit Vorlage für die Probenplatzierung auf der Testoberfläche (rechts). Die Grundfläche des Sammelfläche abzuwischen, ein 30 mm Durchmesser-Kreis, wird am Anfang und am Ende der Abtastpfad gezeigt. Das Wischtuch ist auf der Prüfoberfläche angeordnet ist, bewegt sich direkt durch die Probenstelle (typischerweise 5 mm x 5 mm oder kleiner), und endet an der Oberfläche. Die Entfernung, aus C, dem Ort der Probe, bis zum Ende. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55484/55484fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55484/55484fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> pload / 55484 / 55484fig2.jpg“/&gt; Abbildung 2. Beispiel wischen Halter. Die Bauteile für die benutzerdefinierten Halter sind in den oberen linken und umfasst zwei Kunststoffkomponenten hergestellt von 3D-Druck gezeigt. Diese beiden Komponenten dienen zum Klemmen der an Ort und Stelle wischen und werden zusammengehalten durch zwei Rändelschrauben. Das Andock-Edelstahlgewicht ist ein Vollstab mit einem Gewindebolzen an einem Ende für die Befestigung an den Halter. Die Augenschraube ist für die Befestigung der Rückhaltelinie. <img alt="Abbildung 3" src="/files/ftp_upload/55484/55484fig3.jpg" /> Abbildung 3. Konfiguration des Gerätes. Eine gelbe Papiervorlage erfolgt über einen 10 cm mal 10 cm große quadratische Stahltestfläche mit einer Aussparung für den Abtastpfad zu passen. Die Oberfläche mit der Schablone ist auf der beweglichen Ebene angeordnet und eingestellt, bis die Rückhalteleitung gespannt ist und den Abtastpfad zentrierte über. Die Vorlage wird verwendet th konfigurierene Gerät und wenn die Testprobe zu übertragen, ist aber an Ort und Stelle während nicht Probenahme wischen. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55484/55484fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55484/55484fig3large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/55484/55484fig4.jpg" /> Abbildung 4. Ergebnisse für Kunstleder Prüffläche und eine 36 cm Entfernung, erreicht durch Verwendung von 3 Durchgängen von 12 cm jeweils für zwei verschiedene Wischtücher. Unsicherheiten in CE als 1 Standardabweichung angegeben. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> Die Entfernung (cm) </td><td> Kraft (N) </td><td> TE (%) </td><td> RSD (%) </td><td> CE (%) </td><td> RSD (%) </td><td> n </td></tr&gt; <tr><td> 36 * </td><td> 7.5 </td><td> 97,4 ± 2,1 </td><td> 2.2 </td><td> 11,7 ± 4,0 </td><td> 34.0 </td><td> 9 </td></tr><tr><td> 12 </td><td> 7.5 </td><td> 98,5 ± 1,3 </td><td> 1.3 </td><td> 22,6 ± 3,4 </td><td> 15.2 </td><td> 4 </td></tr><tr><td colspan="7"> * 3 Durchgänge von 12 cm je. </td></tr></tbody></table> Tabelle 1. Ergebnisse für kommerzielle ETD wischen 1 und Nylongewebe Testfläche für zwei unterschiedliche Wegstrecken. Unsicherheiten in TE und CE als 1 Standardabweichung angegeben.

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Standardized Method for Measuring Collection Efficiency from Wipe-sampling of Trace Explosives

Optimized sampling protocols and the development of new wipe materials can be facilitated by standardized measurements of collection efficiency from wipe-sampling. Our approach for sampling trace explosives uses an automated device to control speed, force, and distance during wipe-sampling followed by extraction of collected explosives.

Standardisierte Methode für Collection Efficiency Messung von Wipe-sampling of Trace Explosiven

One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common ...

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Research

JoVE Journal

Engineering

9.4K Aufrufe.  National Institute of Standards and Technology. Optimized sampling protocols and the development of new wipe materials can be facilitated by standardized measurements of collection efficiency from wipe-sampling. Our approach for sampling trace explosives uses an automated device to control speed, force, and distance during wipe-sampling followed by extraction of collected explosives.

Serie: Standardized Method for Measuring Collection Efficiency from Wipe-sampling of Trace Explosives

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.

Mess-und Richtungs räumlich variierenden Lichtstreuung aus biologischem 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 ...

Forschung

Ingenieurwesen

Measuring Material Microstructure Under Flow Using 1-2 Plane Flow-Small Angle Neutron Scattering

A new small-angle neutron scattering (SANS) sample environment optimized for studying the microstructure of complex fluids under simple shear flow is presented. The SANS shear cell consists of a concentric cylinder Couette geometry that is sealed and rotating about a horizontal axis so that the vorticity direction of the flow field is aligned with the neutron beam enabling scattering from the 1-2 plane of shear (velocity-velocity gradient, respectively). This approach is an advance over previous shear cell sample environments as there is a strong coupling between the bulk rheology and microstructural features in the 1-2 plane of shear. Flow-instabilities, such as shear banding, can also be studied by spatially resolved measurements. This is accomplished in this sample environment by using a narrow aperture for the neutron beam and scanning along the velocity gradient direction. Time resolved experiments, such as flow start-ups and large amplitude oscillatory shear flow are also possible by synchronization of the shear motion and time-resolved detection of scattered neutrons. Representative results using the methods outlined here demonstrate the useful nature of spatial resolution for measuring the microstructure of a wormlike micelle solution that exhibits shear banding, a phenomenon that can only be investigated by resolving the structure along the velocity gradient direction. Finally, potential improvements to the current design are discussed along with suggestions for supplementary experiments as motivation for future experiments on a broad range of complex fluids in a variety of shear motions.

A shear cell is developed for small-angle neutron scattering measurements in the velocity-velocity gradient plane of shear and is used to characterize complex fluids. Spatially resolved measurements in the velocity gradient direction are possible for studying shear-banding materials. Applications include investigations of colloidal dispersions, polymer solutions, and self-assembled structures.

Messwerkstoffgefüge unter Verwendung von Fluss 1-2 Flugzeug Flussneutronenkleinwinkelstreuung

A new small-angle neutron scattering (SANS) sample environment optimized for studying the microstructure of complex fluids under simple shear flow is ...

The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids

Horizontal and vertical liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields (8-20 kV/cm) and polar dielectric liquids. These bridges are unique from capillary bridges in that they exhibit extensibility beyond a few millimeters, have complex bi-directional mass transfer patterns, and emit non-Planck infrared radiation. A number of common solvents can form such bridges as well as low conductivity solutions and colloidal suspensions. The macroscopic behavior is governed by electrohydrodynamics and provides a means of studying fluid flow phenomena without the presence of rigid walls. Prior to the onset of a liquid bridge several important phenomena can be observed including advancing meniscus height (electrowetting), bulk fluid circulation (the Sumoto effect), and the ejection of charged droplets (electrospray). The interaction between surface, polarization, and displacement forces can be directly examined by varying applied voltage and bridge length. The electric field, assisted by gravity, stabilizes the liquid bridge against Rayleigh-Plateau instabilities. Construction of basic apparatus for both vertical and horizontal orientation along with operational examples, including thermographic images, for three liquids (e.g., water, DMSO, and glycerol) is presented.

Horizontal and vertical electrohydrodynamic liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields and polar dielectric liquids. The construction of basic apparatus and operational examples, including thermographic images, for three liquids (e.g., water, DMSO, and glycerol) is presented.

Die Herstellung elektro Bridges von Polar Schlags Flüssigkeiten

Horizontal and vertical liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields (8-20 kV/cm) and ...

Making Record-efficiency SnS Solar Cells by Thermal Evaporation and Atomic Layer Deposition

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent thermal evaporation, and it absorbs visible light strongly. However, for a long time the record power conversion efficiency of SnS solar cells remained below 2%. Recently we demonstrated new certified record efficiencies of 4.36% using SnS deposited by atomic layer deposition, and 3.88% using thermal evaporation. Here the fabrication procedure for these record solar cells is described, and the statistical distribution of the fabrication process is reported. The standard deviation of efficiency measured on a single substrate is typically over 0.5%. All steps including substrate selection and cleaning, Mo sputtering for the rear contact (cathode), SnS deposition, annealing, surface passivation, Zn(O,S) buffer layer selection and deposition, transparent conductor (anode) deposition, and metallization are described. On each substrate we fabricate 11 individual devices, each with active area 0.25 cm2. Further, a system for high throughput measurements of current-voltage curves under simulated solar light, and external quantum efficiency measurement with variable light bias is described. With this system we are able to measure full data sets on all 11 devices in an automated manner and in minimal time. These results illustrate the value of studying large sample sets, rather than focusing narrowly on the highest performing devices. Large data sets help us to distinguish and remedy individual loss mechanisms affecting our devices.

Tin sulfide (SnS) is a candidate material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. Here, we demonstrate the fabrication procedure of the SnS solar cells employing atomic layer deposition, which yields 4.36% certified power conversion efficiency, and thermal evaporation which yields 3.88%.

Erstellen Rekordeffizienz SnS Solarzellen durch thermische Verdampfung und Atomic Layer Deposition

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent ...

Research and Development of High-performance Explosives

Developmental testing of high explosives for military applications involves small-scale formulation, safety testing, and finally detonation performance tests to verify theoretical calculations. For newly developed formulations, the process begins with small-scale mixes, thermal testing, and impact and friction sensitivity. Only then do subsequent larger scale formulations proceed to detonation testing, which will be covered in this paper. Recent advances in characterization techniques have led to unparalleled precision in the characterization of early-time evolution of detonations. The new technique of Photonic Doppler Velocimetry (PDV) for the measurement of detonation pressure will be shared and compared with traditional fiber-optic detonation velocity and plate-dent calculation of detonation pressure. In particular, the role of aluminum in explosive formulations will be discussed. Recent developments led to the development of explosive formulations that result in reaction of aluminum very early in the detonation product expansion. This enhanced reaction leads to changes in the detonation velocity and pressure due to reaction of the aluminum with oxygen in the expanding gas products.

Developmental testing of high explosives for military applications involves small-scale formulation, safety testing, and finally detonation performance tests to verify theoretical calculations. This paper will share typical development tests associated with the measurement of detonation velocity and detonation pressure.

Forschung und Entwicklung von High-Performance Sprengstoffe

Developmental testing of high explosives for military applications involves small-scale formulation, safety testing, and finally detonation performance ...

Methods for Measuring the Orientation and Rotation Rate of 3D-printed Particles in Turbulence

Experimental methods are presented for measuring the rotational and translational motion of anisotropic particles in turbulent fluid flows. 3D printing technology is used to fabricate particles with slender arms connected at a common center. Shapes explored are crosses (two perpendicular rods), jacks (three perpendicular rods), triads (three rods in triangular planar symmetry), and tetrads (four arms in tetrahedral symmetry). Methods for producing on the order of 10,000 fluorescently dyed particles are described. Time-resolved measurements of their orientation and solid-body rotation rate are obtained from four synchronized videos of their motion in a turbulent flow between oscillating grids with R&#955; = 91. In this relatively low-Reynolds number flow, the advected particles are small enough that they approximate ellipsoidal tracer particles. We present results of time-resolved 3D trajectories of position and orientation of the particles as well as measurements of their rotation rates.

We use 3D printing to fabricate anisotropic particles in the shapes of jacks, crosses, tetrads, and triads, whose alignments and rotations in turbulent fluid flow can be measured from multiple simultaneous video images.

Verfahren zur Messung der Neigung und Drehrate von 3D-gedruckten Particles in Turbulence

Experimental methods are presented for measuring the rotational and translational motion of anisotropic particles in turbulent fluid flows. 3D printing ...

Measuring Spray Droplet Size from Agricultural Nozzles Using Laser Diffraction

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 make an application so that the material reaches the target site (i.e., plant). Information critical in this process is the droplet size that a particular spray nozzle, spray pressure, and spray solution combination generates, as droplet size greatly influences product efficacy and how the spray moves through the environment. Researchers and product manufacturers commonly use laser diffraction equipment to measure the spray droplet size in laboratory wind tunnels. The work presented here describes methods used in making spray droplet size measurements with laser diffraction equipment for both ground and aerial application scenarios that can be used to ensure inter- and intra-laboratory precision while minimizing sampling bias associated with laser diffraction systems. Maintaining critical measurement distances and concurrent airflow throughout the testing process is key to this precision. Real time data quality analysis is also critical to preventing excess variation in the data or extraneous inclusion of erroneous data. Some limitations of this method include atypical spray nozzles, spray solutions or application conditions that result in spray streams that do not fully atomize within the measurement distances discussed. Successful adaption of this method can provide a highly efficient method for evaluation of the performance of agrochemical spray application nozzles under a variety of operational settings. Also discussed are potential experimental design considerations that can be included to enhance functionality of the data collected.

We present protocols to be used in the measurement of spray droplet size from agricultural nozzles used in both aerial and ground based agrochemical applications. These methods presented were developed to provide consistent and repeatable droplet size data both inter- and intra-laboratory, when using laser diffraction systems.

Mess Spray Tröpfchengröße von landwirtschaftlichen Düsen mit Laserbeugung

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 ...

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

Electrically assisted deformation (EAD) is increasingly being used to improve the formability of metals during processes such as sheet metal rolling and forging. Adoption of this technique is proceeding despite disagreement concerning the underlying mechanism responsible for EAD. The experimental procedure described herein enables a more explicit study compared to previous EAD research by removing thermal effects, which are responsible for disagreement in interpreting previous EAD results. Furthermore, as the procedure described here enables EAD observation in situ and in real time in a transmission electron microscope (TEM), it is superior to existing post-mortem methods that observe EAD effects post-test. Test samples consist of a single crystal copper (SCC) foil having a free-standing tensile test section of nanoscale thickness, fabricated using a combination of laser and ion beam milling. The SCC is mounted to an etched silicon base that provides mechanical support and electrical isolation while serving as a heat sink. Using this geometry, even at high current density (~3,500 A/mm2), the test section experiences a negligible temperature increase (&#60;0.02 &#176;C), thus eliminating Joule heating effects. Monitoring material deformation and identifying the corresponding changes to microstructures, e.g. dislocations, are accomplished by acquiring and analyzing a series of TEM images. Our sample preparation and in situ experiment procedures are robust and versatile as they can be readily utilized to test materials with different microstructures, e.g., single and polycrystalline copper.

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

Isolating electrical and thermal effects on electrically assisted deformation (EAD) is very difficult using macroscopic samples. Metallic sample micro- and nanostructures together with a custom test procedure have been developed to evaluate the impact of applied current on the formation without joule heating and evolution of dislocations on these samples.

Eine neuartige Methode für<em&gt; In Situ</em&gt; Elektromechanische Charakterisierung von nanoskaligen Proben

Electrically assisted deformation (EAD) is increasingly being used to improve the formability of metals during processes such as sheet metal rolling and ...

Indoor Experimental Assessment of the Efficiency and Irradiance Spot of the Achromatic Doublet on Glass (ADG) Fresnel Lens for Concentrating Photovoltaics

We present a method to characterize achromatic Fresnel lenses for photovoltaic applications. The achromatic doublet on glass (ADG) Fresnel lens is composed of two materials, a plastic and an elastomer, whose dispersion characteristics (refractive index variation with wavelength) are different. We first designed the lens geometry and then used ray-tracing simulation, based on the Monte Carlo method, to analyze its performance from the point of view of both optical efficiency and the maximum attainable concentration. Afterwards, ADG Fresnel lens prototypes were manufactured using a simple and reliable method. It consists of a prior injection of plastic parts and a consecutive lamination, together with the elastomer and a glass substrate to fabricate the parquet of ADG Fresnel lenses. The accuracy of the manufactured lens profile is examined using an optical microscope while its optical performance is evaluated using a solar simulator for concentrator photovoltaic systems. The simulator is composed of a xenon flash lamp whose emitted light is reflected by a parabolic mirror. The collimated light has a spectral distribution and an angular aperture similar to the real Sun. We were able to assess the optical performance of the ADG Fresnel lenses by taking photographs of the irradiance spot cast by the lens using a charge-coupled device (CCD) camera and measuring the photocurrent generated by several types of multi junction (MJ) solar cells, which have been previously characterized at a solar simulator for concentrator solar cells. These measurements have demonstrated the achromatic behavior of ADG Fresnel lenses and, as a consequence, the suitability of the modelling and manufacturing methods.

Indoor Experimental Assessment of the Efficiency and Irradiance Spot of the Achromatic Doublet on Glass ADG Fresnel Lens for Concentrating Photovoltaics

The achromatic doublet on glass (ADG) Fresnel lens makes use of two materials with differing dispersion to reduce chromatic aberration and increase attainable concentration. In this paper, a protocol for the complete characterization of the ADG Fresnel lens is presented.

Indoor experimentelle Bewertung der Effizienz und der Bestrahlungsstärke vor Ort von der achromatischen Doublet auf Glas (ADG) Fresnel-Linse für die Konzentration Photovoltaik

We present a method to characterize achromatic Fresnel lenses for photovoltaic applications. The achromatic doublet on glass (ADG) Fresnel lens is ...

Experimental Procedure for Laboratory Studies of In Situ Burning : Flammability and Burning Efficiency of Crude Oil

A new method for the simultaneous study of the flammability and burning efficiency of fresh and weathered crude oil through two experimental laboratory setups is presented. The experiments are easily repeatable compared to operational scale experiments (pool diameter &#8805;2 m), while still featuring quite realistic in situ burning conditions of crude oil on water. Experimental conditions include a flowing water sub-layer that cools the oil slick and an external heat flux (up to 50 kW/m2) that simulates the higher heat feedback to the fuel surface in operational scale crude oil pool fires. These conditions enable a controlled laboratory study of the burning efficiency of crude oil pool fires that are equivalent to operational scale experiments. The method also provides quantitative data on the requirements for igniting crude oils in terms of the critical heat flux, ignition delay time as a function of the incident heat flux, the surface temperature upon ignition, and the thermal inertia. This type of data can be used to determine the required strength and duration of an ignition source to ignite a certain type of fresh or weathered crude oil. The main limitation of the method is that the cooling effect of the flowing water sub-layer on the burning crude oil as a function of the external heat flux has not been fully quantified. Experimental results clearly showed that the flowing water sub-layer does improve how representative this setup is of in situ burning conditions, but to what extent this representation is accurate is currently uncertain. The method nevertheless features the most realistic in situ burning laboratory conditions currently available for simultaneously studying the flammability and burning efficiency of crude oil on water.

Experimental Procedure for Laboratory Studies of In Situ Burning : Flammability and Burning Efficiency of Crude Oil

Here, we present a protocol to simultaneously study the flammability and burning efficiency of fresh and weathered crude oil under conditions that simulate in situ burning operations on the sea.

Experimentelle Verfahren für Untersuchungen im Labor des Brennens In Situ : Entflammbarkeit und brennen Effizienz von Rohöl

A new method for the simultaneous study of the flammability and burning efficiency of fresh and weathered crude oil through two experimental laboratory ...