این روش برای اندازهگیری مساحت ویژه و چگالی نانولولهها استفاده میشود. اصول کار با این دستگاه براساس اندازهگیری میزان جذب گاز خنثی مانند نیتروژن در دمای ثابت در سطح نانولولهها است.
از آنجایی که اندازهگیری مساحت ویژه برای نانوآئروسلها سخت و مشکلساز است، درحال حاضر روش BET جایگزین روش TEM شده است.
معمولا ایزوترم لانگمویر بر اساس جذب تکلایه مولکولهای گاز بر روی یک سطح جامد با فشار متوسط گاز در دمای ثابت بیان میگردد که θ کسر پوششدادهشدهی سطح جاذب، α مقدار ثابت و P فشار گاز است. θ به صورت زیر تعریف میگردد:
αP/1+ αP = θ
معمولا در فرایند جذب سطحی، اتمها و یا مولکولهای گاز بر روی یک سطح جامد جذب خواهند شد و مقدار گاز جذبشده بر روی سطح جامد به میزان سطح در معرض تماس، دما، فشار گاز و قدرت برهمکنش گاز و جامد بستگی دارد.
معمولا در آنالیز BET، نیتروژن به دلیل ارزانی و در دسترسبودن با خلوص بالا و برهمکنش قوی با اکثر جامدات مورد استفاده قرار میگیرد.
همچنین به دلیل برهمکنش ضعیف بین گازها و فازهای جامد، سطح جامد سرد میشود تا مقدار قابل توجهی نیتروژن بر روی سطح جامد جذب شود، مقدار ثابت و معلومی از گاز نیتروژن به صورت مرحلهای به سل نمونه وارد میگردد که این گاز نیتروژن دارای فشاری کمتر از اتمسفر است که برای این کار باید خلا نسبی برقرار گردد. بعد از فشار اشباع و رسیدن به موقعیت اشباع که تمام جایگاههای فعال اشغال شده باشند، جذب سطحی بیشتری اتفاق نمیافتد. در طول فرآیند جذب سطحی آشکارسازهای ثبتکننده تغییرات، فشار گاز را اندازهگیری خواهند کرد. بعد از اینکه لایههای جذبسطحیشده تشکیل شدهاند، نمونهای از اتمسفر نیتروژن دور خواهد شد و با گرمادادن فاز جامد، گاز نیتروژن جذبسطحیشده از سطح آن دفع و اندازهگیری خواهد شد؛ سپس گاز نیتروژن جذبسطحیشده به صورت تابعی از فشار نسبی رسم میشود.
این تئوری که شکل توسعهیافتهی تئوری لانگمویر است، بر اساس فرضیات لانگمویر بنا شده است که عبارتند از:
- سطح جسم جامد یک سطح همگن است؛ یعنی از یک نوع ماده تشکیل شده و تعداد مشخصی مکان برای جذب بر روی سطح وجود دارد.
- هر مکان بیشتر از یک مولکول جذب نمیکند؛ در چنین شرایطی یک تکلایه از مولکولها بر روی سطح جسم جامد جذب خواهد شد.
- مولکولهای گاز جذبشده در فاز بخار یک رفتار ایدهآل دارند؛ یعنی هیچ برهمکنشی بین مولکولهای گاز با هم و با سطح جاذب وجود ندارد.
- فرآیند جذب همانند یک فرآیند تعادل مشابه میعانشدن و دفع مولکولهای گاز بر روی سطح جسم جامد در نظر گرفته میشود.
بر اساس این فرضیات:
که در این رابطه، vm حجم مورد نیاز از گاز برای تشکیل یک تکلایه، v حجم کل گاز جذبشده، P و P0 به ترتیب فشار مورد آزمایش و فشار اشباع است.
P: فشار جزئی گاز جذبشده در حالت تعادل در دمای ۴/۷۷ k بر حسب پاسکال
P0: فشار جزئی گاز جذبشده بر حسب پاسکال
v: حجم گاز جذبشده در شرایط استاندارد (T=273.15 K, P=1.013×105) بر حسب میلیلیتر
c: مقداری ثابت که به آنتالپی جذب گاز جذبشده روی نمونهی پودری بستگی دارد.
همچنین مقدار پارامتر c بر اساس رابطهی زیر محاسبه میشود:
در این رابطه E1 آنتالپی جذب برای تشکیل تکلایه و EL آنتالپی جذب برای ایجاد مایع بر روی سطح است.
رابطهی BET در بازه 0.05 برای بهدستآوردن حجم گاز نیتروژن که به صورت تکمولکولی در شرایط استاندارد جذب سطحی شده است از معادلهی زیر استفاده میشود:
I: عرضازمبدا نمودار BET
A: شیب نمودار BET
Vm بهدستآمده از رابطهی بالا را روش چندنقطهای (Multi Point BET) مینامند.
میتوان طبق معادلهی زیر به شیوهای سادهتر که روش تکنقطهای (Single Point BET) نامیده میشود، Vm را به دست آورد اما دقت کمی کاهش مییابد.
اگر فشار نسبی 0.3 باشد، نتیجهی بهدستآمده از روش تکنقطهای و روش چندنقطهای تطابق خوبی خواهند داشت. سطح ویژهی ماده (SBET) توسط معادلهی زیر تعریف میشود:
N: عدد آووگادرو
a: سطح مقطع موثر یک مولکول جذبشده بر حسب میلیمتر مربع
m: جرم نمونهی تست شده بر حسب گرم
۲۲۴۰۰: حجم اشغالشده توسط 1 مول گاز جذبشده در حالت استاندارد بر حسب میلیلیتر
مقدار a برای گازهای مختلف در جدول زیر آمده است: