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【偏光高速度カメラ測定事例】レオ・マイクロスコープ& 偏光高速度カメラによる流動場解析

事例紹介

粘弾性測定と光学測定の同時評価

レオマイクロスコープ & 偏光高速度カメラ “CRYSTA” の主な特徴

■偏光観察
受光素子の一画素ずつに偏光子 を組み合わせたCRYSTA独自の 機能により、1ショットで全方位の 偏光情報を取得可能となりました
■超高速サンプリング
例えば、射出成型時のスタート アップ流れなど、流動後の応力・ 複屈折のわずかな変化を、超高 速サンプリングで確実に捉えます
■簡単設置
MCRレオメーターの下部は大きな スペースがあり、新設・既設装置を 問わずCRYSTAを簡単に組み合 わせることが可能です
■優れた温度制御
ペルチェ方式:-20~200°C ヒーター方式:室温~300°C サンプルの温度を精度良く 正確に制御

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このカタログについて

ドキュメント名 【偏光高速度カメラ測定事例】レオ・マイクロスコープ& 偏光高速度カメラによる流動場解析
ドキュメント種別 事例紹介
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このカタログの内容

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スライド番号 1

レオ・マイクロスコープ& 偏光高速度カメラによる流動場解析 粘弾性測定と光学測定の同時評価 Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics 280 (2020) 104296 レオマイクロスコープ & 偏光高速度カメラ “CRYSTA” の主な特徴 偏光観察 超高速サンプリング 受光素子の一画素ずつに偏光子 例えば、射出成型時のスタート を組み合わせたCRYSTA独自の アップ流れなど、流動後の応力・ 機能により、1ショットで全方位の 複屈折のわずかな変化を、超高 偏光情報を取得可能となりました 速サンプリングで確実に捉えます 簡単設置 優れた温度制御 MCRレオメーターの下部は大きな ペルチェ方式:-20~200℃ スペースがあり、新設・既設装置を ヒーター方式:室温~300℃ 問わずCRYSTAを簡単に組み合 サンプルの温度を精度良く わせることが可能です 正確に制御
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スライド番号 2

レオマイクロスコープ&偏光高速度カメラを用いた測定例 1E+06 140 (a) (b) 120 1E+05 100 ○:Long Axis ●:Short Axis 1E+04 80 60 1E+03 40 1E+02 20 1E+01 0 1E-01 1E+00 1E+01 1E+02 1E+03 1E-01 1E+00 1E+01 1E+02 1E+03 dγ/dt (sec-1) dγ/dt (sec-1) 左図(a)はセルロースナノファーバー(CNF)水分散液の粘度曲線です。CNFは三次元網目構造を有したゲルですが、せん断速度とともに 粘度は減少し、シア シニング挙動を示します。ただし、~10sec-1付近に粘度の平坦領域が見られます。この平坦部の発現機構を考察す るため、回転粘度測定と同時に光学測定(右図)を実施しました。 図の偏光複屈折像の「位相差」は屈折率異方性(複屈折)の強さを定量的に示したものであり、「軸方位」は配向構造の主軸を示す値 です。これらの偏光画像を用いる新たな計測として、①サンプルロード時および流動における「ミクロあるいは過渡的な構造変化」、②流路 内における「マクロ構造変化」を2次元的に捉え、かつ解析することが新たに可能になりました。 SALS(小角光散乱)の散乱像と併せて見ると、せん断速度とともに輝度が増し、形状も円形から楕円形に変化しています。この散乱像 は流動方向に配向した繊維凝集体に対応しており、散乱体の長軸と短軸の長さを計測して左図(b)に示しました。その結果、10sec-1付 近までは散乱体の大きさは変化しませんが、粘度の平坦部が終了する付近から急激に大きくなり、散乱体が急激に成長しています。「主 軸方位」も流路内で形成される構造に空間的なバラつきがあり、その方向もランダムであることが確認できます。つまり、低せん断速度領域 ではCNFの網目構造は徐々に破壊されて減粘するがCNFは無秩序に流動していると考えることができます。しかしながら、10sec-1付近に なるとCNFが急激に流動方向に配向するため、流路内で半径方向に均一かつ連続的に滑らかな状態へ変化していることがわかり、粘度 低下が抑制されて平坦部が発現したと推察できます。このように、レオロジー特性の急激な変化に対して、構造変化していく過程を解明す ることができます。 主な仕様 MCR302+レオマイクロスコープオプション CRYSTAの主な仕様 駆動ベアリング エア 撮像素子 偏光高速度イメージセンサ 最小トルク 0.5 nNm/1 nNm 最高有効画素数 偏光撮影時 424 × 340 (回転/振動) 撮影速度 最高有効画素数時15~250コマ/秒 最大トルク 200 mNm 最高撮影速度 1,000 コマ/秒 -20~200 ℃(ペルチェ) レンズマウント Cマウント 温度範囲 室温~300℃(電気ヒーター) トリガ形式 TTL、接点、ソフトウェアトリガに対応 寸法(本体) W444 x D586 x H678 寸法(カメラヘッド) W74.4 x D74.5 x H62.4 サンプル/デモ測定を承っておりますのでお気軽にお問合せください!! ①サンプルをお預かりしての測定 ②ショールームでの実機見学およびデモ測定 <お問い合わせ先> 株式会社アントンパール・ジャパン 株式会社フォトニックラティス 東京都墨田区堤通1-19-9 リバーサイド隅田13階 本社:宮城県仙台市南吉成6-6-3 Tel : 03-4563-2500 / Fax : 03-4563-2501 東京事業所:東京都千代田神田神保町1-105 神保町三井ビルディング21階 Mail : info.jp@anton-paar.com Tel : 03-5281-0073 / Fax : 03-3518-6279 Mail : opt@photonic-lattice.com η (mPa.s) Scatterer size (µm)