قياس حجم الجسيمات باستخدام تشتت الضوء الساكن (تحديد حجم الجسيمات بواسطة حيود الليزر)
يلعب توزيع حجم الجسيمات كمعلمة لتحديد مسحوق أو تشتت دورًا أساسيًا في العديد من التطبيقات. ومن الأمثلة على ذلك مواد البناء (الرمال والأسمنت) والمستحضرات الصيدلانية وأحجار الجير والسيراميك والأصباغ الملونة والأسمدة والمستحلبات وغيرها الكثير. يتزايد نطاق التطبيقات بشكل دائم ، وبالتالي تتزايد المتطلبات على طرق القياس المتعلقة بنطاق الحجم ووقت القياس وقابلية التكاثر. على وجه الخصوص الكشف الدقيق والقابل للتكرار للجسيمات ذات الأحجام القريبة من حدود نطاق القياس وكذلك التحديد المتزامن لأحجام الجسيمات من الجسيمات الصغيرة جدًا (نطاق النانومتر) وكذلك الجسيمات الكبيرة (نطاق ملليمتر أقل) لتوصيف البوليمودات أو جدًا توفر عينات موزعة على نطاق واسع تحديا. أحدث محلل حيود الليزر مثل محلل حجم الجسيمات بالليزر Bettersizer S3 Plus يحل هذه المهام من خلال تصميم مبتكر للمقعد البصري للكشف عن الضوء المتناثر للخلف من الجسيمات الصغيرة جدًا ومن خلال الكشف عن الجسيمات الكبيرة من خلال مدمج عالي - كاميرا CCD سريعة أو مزيج من تشتت الضوء الساكن والتصوير الآلي.
طريقة القياس
في الضوء الساكن تشتت ضوء الليزر المتناثر (ضوء أحادي اللون ، متماسك) مع الجسيمات ، التي يجب أن تتميز من حيث حجم الجسيمات. اعتمادًا على حجم الجسيمات ، تتشتت موجات الضوء بواسطة الجسيمات بطريقة مميزة: كلما كانت الجسيمات أكبر ، كلما زاد التشتت في الاتجاه الأمامي. مع جزيئات أصغر حوالي 100 نانومتر ، تكون شدة الانتثار متطابقة تقريبًا في كل اتجاه.
حيود الليزر في جزيئات مختلفة الحجم
يتم تحديد شدة التشتت بواسطة أجهزة الكشف الثابتة اعتمادًا على الزاوية (توزيع شدة التشتت الضوئي). تضمن أحدث أنظمة حيود الليزر مثل محلل حجم الجسيمات المتناثر بالليزر Bettersizer S3 Plus تحديد شدة الانتثار في نطاق زاوي مستمر من 0.02 إلى 165 درجة ، ط. ه. في الاتجاه الأمامي والجانبي والخلفي. ويتحقق ذلك من خلال ما يسمى بتصميم العدسة المزدوجة والنظام البصري المائل (تقنية DLOIOS): يتم وضع عدسات فورييه (العدسة الجماعية) بين الليزر والجسيمات وكذلك بين الجسيمات والكاشفات. سوف تتفاعل الجسيمات مع الضوء داخل شعاع الليزر المتوازي. يوفر هذا ميزة أنه يمكن أيضًا الكشف عن الضوء المتناثر بزاوية كبيرة جدًا (في اتجاه الانتثار الخلفي) وبالتالي يمكن قياس الجسيمات الصغيرة جدًا بدقة. بفضل تقنية DLOIOS ، يمكن أيضًا تجنب مشاكل إعدادات القياس التقليدية. لذلك ، لا يجب تحديد العدسات المناسبة لنطاق قياس حجم الجسيمات المقابل قبل القياس (بالمقارنة مع بصريات فورييه) ، ولا تنتج عدم دقة القياس من مسافات مختلفة من الجسيمات إلى الكاشف ، إن لم تكن جميع الجسيمات تقع في مستوى واحد (بالمقارنة مع بصريات فورييه العكسية.
يرسم تخطيطي لتقنية DLOIOS المبتكرة لنظام Bettersizer S3 PLUS ونظام كاميرا CCD (x0.5 و x10)
لحساب توزيع حجم الجسيمات من أطياف الانتثار المقاسة ، يتم تطبيق نظرية إما FRAUNHOFER أو MIE. تستند نظرية FRAUNHOFER إلى فرضية الجسيمات المعتمة والكروية: يتوافق النمط المبعثر مع لوحة رقيقة ثنائية الأبعاد غير شفافة - يحدث الحيود فقط عند الحواف.لذلك لا يلزم وجود ثوابت إدخال بصري إضافية للمادة لهذا الحساب.
في المقابل تستخدم نظرية MIE فرضية الجسيمات شبه الشفافة والكروية تقريبًا ، مما يعني أن الضوء يتخلل المادة ويتشتت بمرونة في ذرات الجسيم. من الضروري معرفة مؤشر الانكسار المعقد للجسيمات والسائل أيضًا. تنطبق هذه النظرية على الجسيمات من جميع الأحجام.
يوضح الشكل التالي مثالاً على توزيع حجم الجسيمات ذات الصلة بالحجم لمسحوق كربونات الكالسيوم - المقاسة باستخدام Bettersizer S3 Plus.
امثال على قياس حيود الليزر
يمكن رؤية منحنى الإنتاجية التراكمي Q3 (أزرق) والرسم البياني الناتج (q3 ، شريط أسود).
الأدب والمعايير
ISO 13320 - تحليل حجم الجسيمات - طرق حيود الليزر
English 
日本語 
한국어 
français 
Deutsch 
Español 
português 
العربية 
tiếng việt 
