تجزیه و تحلیل اندازه ذرات ISO 13320 - روش‌های پراش لیزر

تجزیه و تحلیل اندازه ذرات ISO 13320 - روش‌های پراش لیزر

استاندارد «ISO 13320 آنالیز اندازه ذرات - روش‌های پراش لیزر»، که توسط سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO) منتشر شده است، راهنمایی‌هایی در مورد صلاحیت دستگاه و اندازه‌گیری توزیع اندازه ذرات در بسیاری از سیستم‌های دوفازی (مانند پودرها، اسپری‌ها، آئروسل‌ها، سوسپانسیون‌ها، امولسیون‌ها و حباب‌های گاز در مایعات) از طریق آنالیز خواص پراکندگی نور آنها ارائه می‌دهد.

تجزیه و تحلیل اندازه ذرات ISO 13320 - روش‌های پراش لیزر

این استاندارد الزامات خاص برای اندازه‌گیری اندازه ذرات مواد خاص را بیان نمی‌کند. این استاندارد برای اندازه ذرات بین تقریباً 0,1 میکرومتر و 3 میلی‌متر قابل اجرا است. با ابزار و شرایط خاص، محدوده اندازه قابل اجرا می‌تواند به بالاتر از 3 میلی‌متر و کمتر از 0,1 میکرومتر گسترش یابد. برای ذرات کروی و غیر کروی، توزیع اندازه‌ای گزارش می‌شود که در آن الگوی پراکندگی پیش‌بینی‌شده برای تجمع حجمی ذرات کروی با الگوی پراکندگی اندازه‌گیری شده مطابقت دارد. دلیل این امر این است که مدل نوری این تکنیک، شکل ذرات کروی را فرض می‌کند. توزیع اندازه ذرات حاصل برای ذرات غیر کروی با توزیع به‌دست‌آمده از روش‌های مبتنی بر سایر اصول فیزیکی (مانند رسوب‌گذاری، الک کردن) متفاوت است.

تکنیک‌های پراش یا پراکندگی لیزر برای تعیین توزیع اندازه ذرات اساساً بر این واقعیت استوار است که توزیع زاویه‌ای شدت نور پراکنده شده توسط یک ذره (الگوی پراکندگی آن) به اندازه ذره بستگی دارد. هنگامی که پراکندگی از یک ابر یا مجموعه‌ای از ذرات رخ می‌دهد، شدت پراکنده شده برای یک کلاس اندازه معین به تعداد ذرات موجود در آن کلاس اندازه و خواص نوری آنها مربوط می‌شود.

یک نمونه آزمایشی که با غلظت کافی در یک مایع یا گاز مناسب پراکنده شده است، از پرتو یک منبع نور تک رنگ، معمولاً لیزر، عبور داده می‌شود. نور پراکنده شده توسط ذرات در زوایای مختلف توسط یک سری آشکارساز نوری اندازه‌گیری می‌شود. مقادیر عددی از هر آشکارساز برای تجزیه و تحلیل بعدی ثبت می‌شوند. در محدوده‌های خاصی، مانند غلظت ذرات در ناحیه اندازه‌گیری، الگوی پراکندگی مجموعه‌ای از ذرات با مجموع الگوهای پراکندگی تمام ذرات منفرد یکسان است. الگوهای پراکندگی نظری حجم واحد ذرات در کلاس‌های اندازه انتخاب شده برای ساخت یک ماتریس و همراه با یک روش ریاضی برای حل مسئله معکوس استفاده می‌شوند که منجر به یک توزیع اندازه ذرات حجمی تکراری می‌شود تا به بهترین وجه با الگوی پراکندگی اندازه‌گیری شده مطابقت داشته باشد.

به طور خلاصه، این استاندارد معمولاً برای ذرات در محدوده اندازه 0,1 میکرومتر تا 3.000 میکرومتر با استفاده از پراش لیزر (که به عنوان پراکندگی نور لیزر نیز شناخته می‌شود) استفاده می‌شود و برای سوسپانسیون‌های مایع، امولسیون‌ها، پودرهای خشک و آئروسل‌ها قابل استفاده است. این استاندارد برای ذراتی مناسب است که نور را به گونه‌ای پراکنده می‌کنند که می‌توان با استفاده از نظریه می یا رویکرد فرانهوفر مدل‌سازی کرد. در اصل، ذرات با لیزر روشن می‌شوند، نور پراکنده شده از زوایای مختلف اندازه‌گیری می‌شود و الگوی پراکندگی برای استنباط توزیع اندازه ذرات تجزیه و تحلیل می‌شود.

عوامل مهمی که این استاندارد پوشش می‌دهد عبارتند از:

  • آماده‌سازی نمونه (تکنیک‌های توزیع، اجتناب از خوشه‌بندی)
  • ضریب شکست ذرات و پراکنده‌ساز
  • الزامات تفسیر داده‌ها و گزارش‌دهی
  • تکرارپذیری و تکثیرپذیری
  • کالیبراسیون و تأیید دستگاه

این استاندارد، ثبات و دقت در تجزیه و تحلیل اندازه ذرات را تضمین می‌کند و به طور گسترده در صنایعی مانند داروسازی، لوازم آرایشی، معدن، سیمان و فرآوری مواد غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

طبق این استاندارد، پراش لیزر به شرح زیر عمل می‌کند:

  • اصل اساسی پراکندگی نور است. وقتی پرتو لیزر از نمونه‌ای حاوی ذرات عبور می‌کند، ذرات نور را پراکنده می‌کنند. ذرات کوچک نور را با زوایای وسیع پراکنده می‌کنند. ذرات بزرگ نور را با زوایای باریک پراکنده می‌کنند.
  • آشکارسازی نور پراکنده: آشکارسازهایی که در زوایای مختلف قرار گرفته‌اند، نور پراکنده را جمع‌آوری می‌کنند. الگوی شدت ثبت شده و برای محاسبه توزیع اندازه ذرات استفاده می‌شود.
  • مدل‌های ریاضی مورد استفاده عبارتند از:
    • تقریب فرانهوفر: ذرات بزرگ و مات را در نظر می‌گیرد. برای ذرات کوچک یا شفاف، ساده‌تر، اما با دقت کمتر.
    • نظریه می: پیچیده‌تر است، ضریب شکست و جذب ذرات را در نظر می‌گیرد. برای ذرات کوچک یا شفاف ضروری است.

اجزای سیستم عبارتند از:

  • منبع لیزر نور همدوس ساطع می‌کند
  • پخش‌کننده نمونه، ذرات را در هوا یا مایع پراکنده می‌کند.
  • آرایه آشکارساز، نور پراکنده شده را در زوایای مختلف اندازه‌گیری می‌کند.
  • پردازنده داده‌ها از مدل‌ها برای استنباط توزیع اندازه ذرات استفاده می‌کند.

انواع توزیع عبارتند از:

  • مبتنی بر حجم (رایج‌ترین): درصد حجمی را برای هر اندازه ذره نشان می‌دهد.
  • مبتنی بر تعداد: نشان می‌دهد که چه تعداد ذره در هر محدوده اندازه قرار می‌گیرند (ممکن است ذرات ریز را اغراق‌آمیز نشان دهد).
  • مبتنی بر مساحت سطح: کمتر رایج است، بر اساس مساحت کل سطح.

با توجه به تکرارپذیری و تجدیدپذیری، استاندارد ISO 13320 بر تأیید سازگاری اندازه‌گیری‌ها در بین اجراها و ابزارها تأکید دارد.

گزارش باید شامل اطلاعاتی در مورد مدل مورد استفاده (Mie یا Fraunhofer)، ضرایب شکست، محیط پراکندگی، نوع پراکندگی (حجم، تعداد)، محدوده اندازه مورد تجزیه و تحلیل و تنظیمات دستگاه (مثلاً کم نور شدن، طول مسیر) باشد.

بهترین شیوه‌ها طبق این استاندارد عبارتند از:

  • توزیع مناسب: از تجمع داده‌ها که باعث تحریف داده‌های ابعادی می‌شود، جلوگیری می‌کند.
  • استفاده از ضریب شکست صحیح: ضروری برای نتایج دقیق مبتنی بر Mie
  • کالیبراسیون ابزار: دقت اندازه‌گیری را حفظ می‌کند
  • آزمایش تکرارپذیری: عملکرد پایدار را تأیید می‌کند

سازمان ما که سال‌هاست از طریق طیف گسترده‌ای از فعالیت‌های آزمایش، اندازه‌گیری، تجزیه و تحلیل و ارزیابی، از کسب‌وکارها در تمام بخش‌ها پشتیبانی می‌کند، دارای تیمی قوی از کارکنان است که از نزدیک پیشرفت‌های جهانی در علم و فناوری را دنبال می‌کنند و دائماً در حال بهبود خود هستند. در این زمینه، ما همچنین خدمات آزمایش را مطابق با استاندارد ISO 13320 تجزیه و تحلیل اندازه ذرات - روش‌های پراش لیزر ارائه می‌دهیم.

واتساپ