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STABILITY, REPRODUCIBILITY AND CONTROLLABILITY OF A NOVEL SILVER PARTICLE GENERATOR INCLUDING THERMAL TREATMENT WITH A SINTERING STAGE

V. BERGER (1), T. HAMMER (2), H.-J. SCHULZ (3)

1. Catalytic Instruments GmbH&CoKG, Rosenheim, Allemagne
2. Federal Institute of Metrology METAS, Bern, Suisse
3. Managing Director, Catalytic Instruments GmbH & CO.KG, Rosenheim, Allemagne

[2023]

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Résumé

Les particules d'argent ultrafines sont utilisées dans une grande variété d'applications depuis des années (Ankilov et al., 2002, Giechaskiel, et al., 2009, Wiedensohler, et al., 2017, etc.) et la demande dans l'industrie et le monde universitaire est en augmentation, en particulier pour des sources de particules d'argent mieux contrôlables et plus reproductibles (Hammer et al., 2022). En partant d'un four tubulaire typique pour la génération d'aérosol d'argent par évaporation-condensation, un nouveau dispositif a été développé en visant les meilleurs niveaux possibles de stabilité, de reproductibilité et de contrôlabilité de sa génération d'aérosol et en offrant simultanément au client une liberté maximale en termes de réglage. Nous montrons que le générateur de particules d'argent disponible dans le commerce est très stable pendant plusieurs heures (+- 1 % en GMD, +- 1,25 % en concentration totale), a une excellente reproductibilité (variation journalière : +- 10 % en GMD, +- 20 % en concentration totale) et est capable de générer des particules dans la gamme de taille de 2-200 nm avec des concentrations de particules supérieures à 1000 / cm³. En outre, nous montrons la contrôlabilité de la distribution de la taille des particules par la variation de la température et du débit. Les images TEM montrent que les particules sont sphériques dans la gamme de taille inférieure à 20 nm et présentent une forme agglomérée avec des tailles plus grandes. Nos résultats montrent que les particules agglomérées peuvent être rendues sphériques par frittage. Nous étudions l'effet de différentes températures de frittage et de différents temps de séjour sur la distribution de la taille des particules.

Mots clés

aérosol, aérosol -générateur, nanoparticule, instrumentation, sintering

Abstract

Silver ultrafine particles have been used in a broad variety of applications for years (Ankilov et al., 2002, Giechaskiel, et al., 2009, Wiedensohler, et al., 2017, etc.) and demand in industry and academia is increasing; particularly for better controllable and more reproducible silver particle sources (Hammer et al., 2022). Starting from a typical tube furnace for the evaporation-condensation generation of silver aerosol, a novel device has been developed targeting best possible levels of stability, reproducibility, and controllability of its aerosol generation and simultaneously offering the customer maximum freedom in terms of adjustability. We show that the commercially available Silver Particle Generator is very stable for multiple hours (+- 1 % in GMD, +- 1,25 % in total concentration), has an excellent reproducibility (day to day variation: +- 10 % in GMD, +- 20 % in total concentration) and is capable of generating particles in the size range of 2-200 nm with particle concentrations higher than 1000 / cm³. Furthermore, we show the controllability of the particle size distribution via variation of temperature and flow. TEM images show that particles are spherical in the size range below 20 nm and exhibit an agglomerate shape with larger sizes. Our results show that agglomerated particles can be made spherical by sintering. We investigate the effect of different sintering temperatures and residence times on the particle size distribution.

Keywords

aerosol, generator, nanoparticle, instrumentation, sintering

DOI

10.25576/ASFERA-CFA2023-32899

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