Wielkość i kształt cząstek

Wielkość i kształt cząstek są kluczowymi parametrami wielu substancji i materiałów, szeroko wykorzystywanych przez różne gałęzie przemysłu. Analiza i kontrola tych parametrów pozwala na wytworzenie produktu końcowego o odpowiednich właściwościach i wysokiej jakości. Poniżej krótko opisano kilka najbardziej popularnych technik służących do pomiaru wielkości i kształtu, a także rozkładu wielkości cząstek w próbce.

Dyfrakcja laserowa

W technice tej, aby zbadać wielkość cząstek, dokonuje się pomiaru intensywności światła rozproszonego przez zdyspergowaną próbkę, za pomocą wielu ustawionych pod różnymi kątami detektorów. Duże cząstki rozpraszają światło pod małymi kątami, natomiast małe – pod dużymi. Na tej podstawie, analizując zależność intensywności rozproszonego światła od kąta, można określić rozkład wielkości cząstek w próbce. Do zalet dyfrakcji laserowej zaliczyć można szeroki zakres pomiarowy, szybkość i prostotę pomiaru oraz dużą powtarzalność.

DLS (Dynamic Light Scattering)

Dynamiczne rozpraszanie światła to technika polegająca na pomiarze intensywności światła rozpraszanego przez próbkę, pod jednym kątem. Cząstki zawieszone w próbce poruszają się ruchami Browna, co powoduje zmiany intensywności światła docierającego do detektora. Na podstawie fluktuacji intensywności światła określić można prędkość poruszania się cząstki wyznaczyć – korzystając z równania Stokesa-Einstaina – również ich wielkości. Technika ta pozwala mierzyć bardzo małe cząsteczki (rzędu 1 nm), a ponadto daje dokładne i powtarzalne wyniki przy zachowaniu prostoty pomiaru.

Analiza obrazu

Innym podejściem do kwestii badania wielkości i kształtu cząstek są urządzenia wykorzystujące analizę obrazu. W technice tej używa się wysokiej jakości światłoczułej matrycy, połączonej z powiększającym układem optycznym. Urządzenie wykonuje wiele zdjęć badanej próbki, które następnie są analizowane przez oprogramowanie urządzenia. Na podstawie tej analizy otrzymuje się dokładne informacje o rozkładzie wielkości cząstek (liczbowym i objętościowym) oraz o ich kształcie.

Rozszerzona technika filtracji przestrzennej

Technika rozszerzonej filtracji przestrzennej wykorzystywana jest w pomiarach online do monitorowania przepływu cząstek. Umieszczone w sondach czujniki pozwalają na określenie rozkładu prędkości poruszających się cząstek, a po przeliczeniu rozkładu wielkości cząstek. Technika ta dostarcza szereg informacji dotyczących badanego strumienia cząstek.