ISO 13320 Analisis Ukuran Partikel - Metode Difraksi Laser

Standar “ISO 13320 Analisis ukuran partikel - Metode difraksi laser”, yang diterbitkan oleh Organisasi Internasional untuk Standardisasi (ISO), memberikan panduan tentang kualifikasi instrumen dan pengukuran distribusi ukuran partikel dalam banyak sistem dua fase (misalnya bubuk, semprotan, aerosol, suspensi, emulsi dan gelembung gas dalam cairan) melalui analisis sifat hamburan cahayanya.

Standar ini tidak membahas persyaratan khusus untuk pengukuran ukuran partikel material tertentu. Standar ini berlaku untuk ukuran partikel antara sekitar 0,1 µm dan 3 mm. Dengan instrumentasi dan kondisi khusus, rentang ukuran yang berlaku dapat diperluas hingga di atas 3 mm dan di bawah 0,1 µm. Untuk partikel sferis dan non-sferis, distribusi ukuran dilaporkan di mana pola hamburan yang diprediksi untuk agregat volumetrik partikel sferis sesuai dengan pola hamburan yang diukur. Hal ini karena model optik teknik ini mengasumsikan bentuk partikel sferis. Distribusi ukuran partikel yang dihasilkan untuk partikel non-sferis berbeda dari yang diperoleh dengan metode yang didasarkan pada prinsip fisika lainnya (misalnya, sedimentasi, pengayakan).

Teknik difraksi atau hamburan laser untuk menentukan distribusi ukuran partikel terutama didasarkan pada fakta bahwa distribusi sudut intensitas cahaya yang dihamburkan oleh suatu partikel (pola hamburannya) bergantung pada ukuran partikel. Ketika hamburan terjadi dari awan atau kumpulan partikel, intensitas hamburan untuk kelas ukuran tertentu berkaitan dengan jumlah partikel yang ada dalam kelas ukuran tersebut dan sifat optiknya.

Sampel uji yang terdispersi pada konsentrasi yang cukup dalam cairan atau gas yang sesuai dilewatkan melalui berkas sumber cahaya monokromatik, biasanya laser. Cahaya yang dihamburkan oleh partikel pada berbagai sudut diukur oleh serangkaian fotodetektor. Nilai numerik dari setiap detektor dicatat untuk analisis selanjutnya. Dalam batas-batas tertentu, seperti konsentrasi partikel di daerah pengukuran, pola hamburan dari sekumpulan partikel identik dengan jumlah pola hamburan semua partikel individual. Pola hamburan teoretis dari satuan volume partikel dalam kelas ukuran tertentu digunakan untuk menyusun matriks dan, bersama dengan prosedur matematika, untuk memecahkan masalah invers, menghasilkan distribusi ukuran partikel volumetrik iteratif yang paling sesuai dengan pola hamburan yang diukur.

Singkatnya, standar ini biasanya digunakan untuk partikel dengan rentang ukuran 0,1 µm hingga 3.000 µm menggunakan difraksi laser (juga dikenal sebagai hamburan cahaya laser) dan berlaku untuk suspensi cair, emulsi, bubuk kering, dan aerosol. Standar ini cocok untuk partikel yang menghamburkan cahaya dengan cara yang dapat dimodelkan menggunakan teori Mie atau pendekatan Fraunhofer. Pada prinsipnya, partikel disinari dengan laser, cahaya yang dihamburkan diukur dari berbagai sudut, dan pola hamburan dianalisis untuk menyimpulkan distribusi ukuran partikel.

Faktor penting yang dicakup oleh standar ini meliputi:

Persiapan sampel (teknik distribusi, menghindari pengelompokan)
Indeks bias partikel dan dispersan
Persyaratan interpretasi dan pelaporan data
Pengulangan dan reproduktifitas
Kalibrasi dan verifikasi perangkat

Standar ini memastikan konsistensi dan akurasi dalam analisis ukuran partikel dan digunakan secara luas dalam industri seperti farmasi, kosmetik, pertambangan, semen dan pengolahan makanan.

Menurut standar ini, difraksi laser bekerja sebagai berikut:

Prinsip dasarnya adalah hamburan cahaya. Ketika sinar laser melewati sampel yang mengandung partikel, partikel-partikel tersebut menyebarkan cahaya. Partikel-partikel kecil menyebarkan cahaya pada sudut yang lebar. Partikel-partikel besar menyebarkan cahaya pada sudut yang sempit.
Deteksi cahaya hamburan: Detektor yang ditempatkan pada berbagai sudut mengumpulkan cahaya hamburan. Pola intensitasnya direkam dan digunakan untuk menghitung distribusi ukuran partikel.
Model matematika yang digunakan meliputi:
- Aproksimasi Fraunhofer: Mengasumsikan partikel besar dan buram. Lebih sederhana, tetapi kurang akurat, untuk partikel kecil atau transparan.
- Teori Mie: Lebih kompleks, memperhitungkan indeks bias dan penyerapan partikel. Diperlukan untuk partikel kecil atau transparan.

Komponen sistemnya adalah:

Sumber laser memancarkan cahaya yang koheren
Penyebar sampel menyebarkan partikel di udara atau cairan
Detektor array mengukur cahaya yang tersebar pada berbagai sudut
Pemroses data menggunakan model untuk menyimpulkan distribusi ukuran partikel

Jenis-jenis distribusi adalah:

Berbasis volume (paling umum): Menunjukkan persentase volume untuk setiap ukuran partikel.
Berbasis angka: Menunjukkan berapa banyak partikel yang termasuk dalam setiap rentang ukuran (mungkin membesar-besarkan partikel halus).
Berdasarkan luas permukaan: Kurang umum, berdasarkan luas permukaan total.

Mengenai pengulangan dan reproduktifitas, standar ISO 13320 menekankan verifikasi bahwa pengukuran konsisten di seluruh proses dan instrumen.

Pelaporan harus mencakup informasi tentang model yang digunakan (Mie atau Fraunhofer), indeks bias, media dispersi, jenis dispersi (volume, jumlah), rentang ukuran yang dianalisis, dan pengaturan instrumen (misalnya, peredupan, panjang lintasan).

Praktik terbaik menurut standar ini meliputi:

Distribusi yang tepat: Mencegah penggumpalan yang dapat mendistorsi data dimensi
Menggunakan indeks bias yang benar: Penting untuk hasil berbasis Mie yang akurat
Kalibrasi instrumen: Menjaga akurasi pengukuran
Pengujian pengulangan: Memverifikasi kinerja yang konsisten

Organisasi kami, yang telah mendukung bisnis di berbagai sektor selama bertahun-tahun melalui beragam kegiatan pengujian, pengukuran, analisis, dan evaluasi, memiliki tim karyawan yang tangguh yang senantiasa mengikuti perkembangan global dalam sains dan teknologi serta terus meningkatkan diri. Dalam konteks ini, kami juga menyediakan layanan pengujian sesuai dengan standar ISO 13320 Analisis Ukuran Partikel - Metode Difraksi Laser.