Partikelgrößenanalyse

Partikelgrößenanalysen sind im Allgemeinen technische Verfahren zur Bestimmung der Größe von Partikeln in einer pulverförmigen oder flüssigen Probe. Diese Analysen sind Teil der Teilchenwissenschaft. Den Messungen liegen unterschiedliche Analysemethoden zugrunde.

Partikelgrößenanalysen sind in vielen Sektoren wichtig, beispielsweise in der Lebensmittel-, Ernährungs-, Chemie-, Land- und Forstwirtschaft, im Bergbau, in der Pharmaindustrie, im Energie- und Zuschlagstoffsektor.

Die Siebanalyse ist auch heute noch die traditionelle und am weitesten verbreitete Methode zur Partikelgrößenanalyse. Ein Siebaufbau besteht aus mehreren übereinander gestapelten Sieben mit zunehmender Maschenweite. Die Probe wird auf das oberste Sieb gegeben und anschließend 5–10 Minuten lang vibriert. Dadurch verteilen sich die Proben entsprechend ihrer Partikelgröße auf die Siebe. Partikel mit der kleinsten Oberfläche passieren dabei die kleinstmögliche Sieböffnung.

Bei der Methode der dynamischen Bildanalyse werden viele Partikel durch ein Kamerasystem geleitet und in Echtzeit analysiert. Moderne Systeme erreichen heute mehrere hundert Bilder pro Sekunde und können die Größe von Millionen einzelner Partikel innerhalb von Minuten erkennen. Schnelle Kameras, helle Lichtquellen, kurze Belichtungszeiten und leistungsstarke Software sind die Voraussetzungen für diese Methode.

Eine weitere Methode zur Partikelgrößenanalyse ist die dynamische Bildanalyse und die Laserbeugung. Bei dieser statischen Laserlichtstreuungsanalyse wird die Partikelgröße indirekt gemessen, indem die Intensitätsverteilungen des von den Partikeln in verschiedenen Winkeln gestreuten Laserlichts erfasst werden. Diese Technik basiert auf der Tatsache, dass Licht an Partikeln gestreut wird und der Zusammenhang zwischen Dichteverteilung und Partikelgröße gut bekannt ist. Große Partikel streuen Licht in kleinen Winkeln, während kleine Partikel weitwinklige Streumuster erzeugen.

Laserbeugung und dynamische Lichtstreuung basieren auf der Brownschen Bewegung von Partikeln in Suspensionen. Kleinere Partikel bewegen sich schneller, größere Partikel bewegen sich langsamer. Das von diesen Partikeln gestreute Licht enthält Informationen über die Ausbreitungsgeschwindigkeit und damit über die Größenverteilung. Die angegebene Partikelgröße ist ein hydrodynamischer Durchmesser.

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