La gamme cryoTune ouvre de nouvelles perspectives pour les mesures de sorption des gaz. Elle permet à presque tous les instruments de sorption volumétrique, qu’ils soient récents ou plus anciens, de respecter la norme ISO 9277 pour les mesures BET ainsi que les recommandations IUPAC pour la caractérisation des micropores.
Ces publications expliquent que les gaz nobles, contrairement à la molécule d’azote, possèdent une symétrie sphérique et aucun moment quadrupolaire. Ainsi, l’adsorption des atomes de gaz nobles résulte uniquement d’une interaction de Van der Waals, sans orientations différentes des atomes à la surface de l’adsorbant.
La gamme cryoTune ne nécessite que de l’azote liquide pour le refroidissement et permet de couvrir une plage de température de 77 à 323 K. Avec le cryoTune 87, par exemple, des mesures pour la détermination des surfaces spécifiques à l’argon (Ar) à 87 K ou au krypton (Kr) à 120 K peuvent être réalisées afin d’obtenir des résultats scientifiquement précis.
Le cryoTune permet également la sorption de divers autres gaz à leur point d’ébullition ou à d’autres températures arbitraires. Grâce à cette flexibilité unique, des isothermes de gaz purs tels que le méthane, l’éthane, le propane, le n-butane, l’oxygène, le dioxyde de carbone, le SF6, etc., peuvent être mesurées, et des calculs thermodynamiques peuvent être effectués à différentes températures.
Le tableau suivant présente les différents adsorbats, leurs températures d’ébullition, la densité du liquide de l'adsorbat ρLiquide, le diamètre critique de l’atome ou de la molécule, l’espace requis pour un atome ou une molécule adsorbée am, la pression de saturation p0 et le facteur de non-idéalité des gaz réels Fni.
| Adsorbats | Point d’ébullition T (K) | Densité du liquide ρliquide (g/cm³) | Diamètre critique σ de l’atome / molécule (nm) | Surface moléculaire am (BET) basée sur ρliquide *4 (nm²) | Pression de saturation p0 (kPa) | Facteur de non-idéalité Fni de l’adsorbat *3 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Ar | 87 | 1.39 | 0.34 | 0.143 | 101 | 4.27·10-5 |
| Kr | 120 | 2.41 | 0.36 | 0.163 | 101 | 3.83·10-5 |
| Xe | 165 | 2.94 | 0.41 | 0.192 | 101 | 3.71·10-5 |
| SF6 | 209 | 1.91 | 0.67 | 0.276 | 101 | 3.87·10-5 |
| CH4 | 112 | 0.42 | 0.40 | 0.174 | 101 | 4.26·10-5 |
| Ethane | 184 | 0.54 | 0.44 | 0.223 | 101 | 3.86·10-5 |
| Propane | 231 | 0.58 | 0.49 | 0.275 | 101 | 3.93·10-5 |
| n-Butane | 273 | 0.60 | 0.49 | 0.322 | 101 | 4.05·10-5 |
| O2 | 90 | 1.14 | 0.28 | 0.141 | 101 | 4.09·10-5 |
| N2 | 77 | 0.81 | 0.30 | 0.162 | 101 | 5.21·10-5 |
| CO2 | 195 *1 | 1.26 | 0.28 | 0.164 *2 | 188 *2 | 2.09·10-5 |
| Ethene | 196 | 0.58 | 0.39 | 0.203 | 101 | 3.71·10-5 |
| CO | 82 | 0.94 | 0.37 | 0.147 | 101 | 5.11·10-5 |
| NH3 | 240 | 0.70 | 0.29 | 0.128 | 101 | 4.17·10-5 |
| iso-Butane | 261 | 0.59 | 0.51 | 0.325 | 101 | 1.71·10-5 |
*1 point de sublimation
*2 p0 et ρliquide du liquide refroidi
*3 Valeur moyenne de l'équation de Van der Waals-Bethelot
*4 calculé selon la formule :
Bien qu’un cryoTune puisse fonctionner de façon autonome sans PC, il est livré avec un logiciel permettant d’afficher et d’enregistrer la température en temps réel. La gamme cryoTune se compose de plusieurs modèles, disponibles à l’achat individuellement ou en pack. Tous les modèles sont connectés à une station de mesure de votre appareil de sorption. Si vous utilisez un appareil multi-stations, il est possible d'y connecter plusieurs cryoTunes.
Le cryoTune 77 est le modèle dédiée aux expériences de sorption de 77,35 à 78 K, avec une précision sur la régulation thermique supérieure à 0,004 K, permettant des mesures d'isothermes stables avec l’azote et d’autres gaz. Il est particulièrement utile pour le krypton, l’argon ou le méthane lorsque la pression de vapeur saturante ne peut pas être mesurée pendant l’expérience et ne peut donc pas être corrigée. Le cryoTune 77 améliore significativement la précision et la reproductibilité des mesures proches de 77 K, et grâce au contrôle thermique précis, aucune correction du p0 n’est nécessaire.
Le cryoTune 87 couvre une plage de température de 82 – 135 K, ce qui en fait l’option standard pour les mesures à 87 K avec l’argon, pour l’analyse de surface et de porosité, conformément à la norme ISO 9277 et aux recommandations IUPAC (2015).
Le cryoTune 195 est le modèle dédié aux mesures d’isothermes dans la plage de 180 à 323 K. Il permet notamment les mesures avec de CO₂, mais aussi d’autres adsorbats tels que l’éthane ou le propane à leurs températures d’ébullition. Pour ces mesures, il n’est pas nécessaire d’utiliser un thermostat réfrigérant, un mélange réfrigérant à glace carbonique ni un Dewar supplémentaire à double paroi.
Le cryoTune 120 complète la gamme cryoTune et permet des mesures de longue durée, notamment dans la plage de 115 K (température d’ébullition du krypton) à 165 K (température d’ébullition du xénon), et jusqu’à 230 K. La combinaison des modèles cryoTune 87 et 120 permet ainsi l’utilisation de trois gaz nobles à leur température d’ébullition : argon (87 K), krypton (120 K) et xénon (165 K), ainsi qu’un large éventail d’autres possibilités de mesure avec l’oxygène, le méthane, l’éthane ou le propane.