تطوير الأسلوب للحصول علي تماس الرنانة تجويف الرنين عازله الدراسات الطيفية للورق السليوليك

الورق هو مغلفه ، غير متجانس ، المنتجات المصنعة التي تتالف من ألياف السليسيليك ، وكلاء التحجيم ، الحشو غير العضوية ، الملونات ، والمياه. قد تنشا ألياف السليلوز من مجموعه متنوعة من المصادر النباتية. ثم يتم تقسيم المواد الخام من خلال مزيج من العلاجات الفيزيائية و/أو الكيميائية لإنتاج لب عملي يتكون أساسا من ألياف السليلوز. يمكن أيضا استعاده السليلوز في المنتج الورقي الثانوية ، أو ألياف المعاد تدويرها¹. و TAPPI الأسلوب T 401 ، “تحليل ألياف الورقية والورق المقوي ،” هو حاليا الدولة من الطريقة الفنية لتحديد أنواع ألياف ونسبها الموجودة داخل عينه ورقه ويستخدم من قبل العديد من المجتمعات². وهي تقنيه يدوية لقياس ألوان تعتمد علي الحده البصرية لمحلل بشري مدرب بشكل خاص لتمييز أنواع ألياف المكونة لعينه ورقيه. وعلاوة علي ذلك ، فان اعداد العينات لأسلوب TAPPI 401 شاق ويستغرق وقتا طويلا ، مما يتطلب تدميرا ماديا وتحللا كيميائيا للعينه الورقية. تلطيخ مع الكواشف الموصوفة خصيصا يجعل عينات ألياف تخضع لأثار الاكسده ، مما يجعل من الصعب لأرشفه عينات لحفظ أو عينه المصرفية. التالي ، فان النتائج من TAPPI الأسلوب T 401 تخضع للتفسير البشري وتعتمد بشكل مباشر علي الفطنة البصرية لمحلل الفردية ، والتي تختلف استنادا إلى مستوي هذا الفرد من الخبرة والتدريب ، مما يؤدي إلى أخطاء متاصله عند مقارنه النتائج بين مجموعات العينات وداخلها. مصادر متعددة من عدم الدقة وعدم دقتها موجودة كذلك³. بالاضافه إلى ذلك ، فان أسلوب tappi غير قادر علي تحديد كميه ألياف الثانوية أو العمر النسبي لعينات الورق^4،5.

وفي المقابل ، فان تقنيه التحليل الطيفي للتجويف الرنان (RCDS) التي نقوم بوصفها في هذه المقالة توفر قدرات تحليليه مناسبه تماما للامتحانات الورقية. مجسات الطيفي العازل تحقيق ديناميات الاسترخاء من قطب وحاملات الشحن المحمول داخل مصفوفة استجابه للمجالات الكهرومغناطيسية المتغيرة بسرعة ، مثل أفران الميكروويف. وهذا ينطوي علي أعاده توجيه التناوب الجزيئية ، مما يجعل RCDS خاصه مناسبه تماما لفحص ديناميات الجزيئات في الأماكن المحصورة ، مثل الماء الممتص علي ألياف السليلوز المضمنة داخل ورقه. باستخدام الماء كجزيء المسبار ، يمكن RCDS في وقت واحد استخراج المعلومات عن البيئة الكيميائية والتكوين الفيزيائي لبوليمر السليلوز.

البيئة الكيميائية للألياف السليلوز يؤثر علي مدي الترابط الهيدروجين مع جزيئات الماء ، التالي سهوله الحركة استجابه للمجالات الكهرومغناطيسية المتقلبة. يتم تحديد البيئة السليلوتيه ، في جزء منه ، من قبل تركيزات هيميسيلولوز والليغولين في ورقه التحليلية. Hemicellulose هو البوليمر متفرع من الخماسية ، في حين ان اللينونات هو مسعور ، عبر ربط ، الفينول البوليمر. كميات الهيسيلوللوز والليغولين في ألياف الورقية هي نتيجة لعمليه صنع الورق. كثفت المياه في أقسام الورق بين المواقع المائية ، والترابط الهيدروجين داخل البوليمر السليلوز ، وخاصه مع جزيئات الماء الممتط ، يؤثر علي مستوي عبر ربط داخل هيكل السليلوز ، ومستوي polarizability ، والهندسة المعمارية من المسام داخل البوليمر السليلوز⁵. مجموع استجابه عازله من المواد هو مجموع متجه من جميع لحظات قطب داخل النظام ، ويمكن تمييزها عن طريق الطيفي عازله من خلال استخدام نظريات متوسطه فعاله^6،7. المثل ، فان السعه من ماده عازله يتناسب عكسيا مع سمكها ؛ التالي ، الرنين الطيفي تجويف الرنانة هو المثالي لدراسة عينه إلى عينه سمك استنساخ من مواد رقيقه جدا الأفلام مثل ورقه^8،9،10. وفي حين ان هناك مجموعه كبيره من الاعمال المتعلقة باستخدام تقنيات التحليل الطيفي العازل لدراسة منتجات الخشب والسليلوز ، فقد اقتصر نطاق تلك الدراسات علي قضايا تصنيع الورق^{11و12 ،13}. لقد استفدنا من الطبيعة المتباينة للورق لإثبات تطبيق الاقراص المضغوطة لاختبار الورق خارج الرطوبة والخواص الميكانيكية^14،15،16 ولإظهار انه ينتج البيانات العددية التي يمكن استخدامها في تقنيات ضمان الجودة مثل دراسات القدرة علي القياس ومراقبه العمليات الاحصائيه في الوقت الحقيقي (SPC). ولهذه الطريقة أيضا قدرات متاصله في الطب الشرعي ويمكن استخدامها لمواجهه الشواغل المتعلقة بالاستدامة البيئية من الناحية الكمية ، ودعم المصالح الاقتصادية ، وكشف الوثائق المغيرة والمزيفة.

الرنين الطيفي للتجويف الرنان (RCDS) نظرية وتقنيه
RCDS هي واحده من عده تقنيات الطيف الطيفي عازله المتاحة¹⁷؛ تم اختياره خصيصا لأنه غير الاتصال ، غير مدمره ، وبسيطه بالتجربة بالمقارنة مع غيرها من الأساليب الطيفية عازله. وعلي النقيض من التقنيات التحليلية الأخرى المستخدمة لدراسة خصائص الورق ، تلغي الاقراص المدمجة الحاجة إلى مجموعات مكرره من القياسات لحساب الجانبين من ورقه عينه¹⁸. تقنيه تجويف الميكروويف الرنانة لديها ميزه ان تكون حساسة لكل من السطح والتوصيل السائبة. علي سبيل المثال ، يتم تحديد الموصلات السطحية لماده عينه عن طريق تتبع تغيير في عامل الجودة (Q-عامل) من تجويف كما يتم ادراج عينه تدريجيا في تجويف في الارتباط الكمي مع حجم العينة^{18 و19و20}. يمكن الحصول علي الموصليه ببساطه عن طريق تقسيم الموصلات السطحية بسماكة العينة. ال [كندوتنس] سطحيه من رقيقه, [شتيد] ماده مثل ورقه اعمال كوكيله للتشكيل الجانبي عازله من ماده تحت اختبار (موت), بما ان هو يكون مباشره متناسبة إلى الخسارة عازله, ε “, من ال [موت]^{18,19, 20}. فقدان عازله هو مؤشر علي مقدار الحرارة تبددها ماده عازله عندما يتم تطبيق حقل كهربائي عبر ذلك ؛ والمواد ذات التوصيل الأكبر سيكون لها قيمه خسارة عازله اعلي من المواد الموصلة اقل.

بالتجربة ، وفقدان عازله ، ε “، المرتبطة سطح العينة يتم استخراج من معدل انخفاض عامل الجودة صدي التجويف (Q) (اي فقدان الطاقة) ، مع زيادة حجم العينة¹⁹. يتم تحديد Q في تردد الرنانة f من عرض 3 ديسيبل, Δf, من ذروه رنانه في التردد الرنان f, Q = Δf /f. وترتبط هذه العلاقة كميا مع ميل الخط المعطي بالمعادلة 1 أدناه ، حيث يمثل الفرق بين المعامل التبادلي للعينه من العامل q من التجويف الفارغ ، هو نسبه حجم العينة المدرجة إلى حجم التجويف الفارغ ، وتقاطع الخط ، ب “، حسابات الحقل غير الموحد في العينة ، كما هو مبين في الشكل 1¹⁹.

(المعادلة 1)

في هذه المقالة ، ونحن نوضح فائده واسعه من هذه التقنية عن طريق تحديد نسب الأنواع ألياف (سبيتشيشن) ، وتحديد العمر النسبي للأوراق العمر بشكل طبيعي ومصطنع ، والكمية من محتوي ألياف المعاد تدويرها من ناسخه المكتب الأبيض ورقه التحاليل. في حين ان تقنيه RCDS قد تكون مناسبه لدراسة مواضيع أخرى ، مثل قضايا الشيخوخة في عزل الورق في أجهزه الطاقة الكهربائية ، وهذه الدراسات خارج نطاق العمل الحالي ولكن سيكون من المثير للاهتمام لمتابعه في المستقبل.