Development of a measurement cell for AF4 SANS

Sammanfattning

Asymmetrisk flödesfraktionering (AF4) är en separationsteknik som används för att separera större partiklar, såsom lipidnanopartiklar (LNP) eller makromolekylära polymerer. I kombination med småvinkelneutronspridning (SANS) ger detta möjlighet att undersöka partiklarnas inre struktur, istället för att endast mäta partiklarnas allmänna storlek. Att integrera SANS-mätningen som en kontinuerlig mätning medför dock vissa utmaningar. Eftersom neutronstrålen är större vid lägre flux än till exempel röntgenstrålning spelar geometrin en viktig roll för både uppehållstid, toppbreddning och signalhöjd. Med hjälp av beräkningsströmningsdynamik är det möjligt att digitalt förutsäga prestandan hos flera möjliga geometrier innan man tillverkar en kostsam fysisk cell. Med hjälp av Ansys Fluent skapades en pipeline som genererar geometrier, beräknar flödes\-mönstret och sedan använder antingen en diskret fasmodellering (DPM) för att spåra partiklar genom fluidcellen eller en transient transportmodell för att simulera en spårämneskoncentration. Med hjälp av dessa partikelspår beräknades sedan ett simulerat fraktogram, från vilket halvbredden (FWHM) samt topphöjden beräknades. Dessa mått jämfördes sedan mellan tre olika serier av geometrier: en droppformad cell som tidigare använts i fysiska experiment, en rektangulär cell med parametriserade övergångar samt en serpentinformad flödesceller med konstant flödesbredd. Resultaten visar att DPM-modellen och transportmodellen ger mycket likartade resultat, vilket bekräftar användningen av DPM-modellen. Dessutom visar det vissa avvägningar mellan den täckta strålytan och dess effekt på toppens bredd och höjd.