Analisis Saiz Zarah ISO 13320 - Kaedah Pembelauan Laser

Piawaian "Analisis saiz zarah ISO 13320 - Kaedah pembelauan laser", yang diterbitkan oleh Pertubuhan Piawaian Antarabangsa (ISO), memberikan panduan tentang kelayakan instrumen dan ukuran taburan saiz zarah dalam banyak sistem dua fasa (cth. serbuk, semburan, aerosol, ampaian, emulsi dan gelembung gas dalam cecair) melalui analisis sifat serakan cahayanya.

Piawaian ini tidak menangani keperluan khusus untuk pengukuran saiz zarah bahan tertentu. Piawaian ini boleh digunakan untuk saiz zarah antara kira-kira 0,1 µm dan 3 mm. Dengan instrumentasi dan syarat khas, julat saiz yang berkenaan boleh dilanjutkan kepada melebihi 3 mm dan di bawah 0,1 µm. Untuk zarah sfera dan bukan sfera, taburan saiz dilaporkan di mana corak serakan yang diramalkan untuk agregat isipadu zarah sfera sepadan dengan corak serakan yang diukur. Ini kerana model optik teknik menganggap bentuk zarah sfera. Taburan saiz zarah yang terhasil untuk zarah bukan sfera berbeza daripada yang diperoleh melalui kaedah berdasarkan prinsip fizikal lain (cth., pemendapan, penyaringan).

Teknik pembelauan atau penyerakan laser untuk menentukan taburan saiz zarah adalah berdasarkan pada hakikat bahawa taburan sudut keamatan cahaya yang diserak oleh zarah (corak serakannya) bergantung pada saiz zarah. Apabila penyerakan berlaku daripada awan atau pengumpulan zarah, keamatan bertaburan untuk kelas saiz tertentu adalah berkaitan dengan bilangan zarah yang terdapat dalam kelas saiz itu dan sifat optiknya.

Sampel ujian yang tersebar pada kepekatan yang mencukupi dalam cecair atau gas yang sesuai disalurkan melalui pancaran sumber cahaya monokromatik, biasanya laser. Cahaya yang diserakkan oleh zarah pada pelbagai sudut diukur dengan satu siri pengesan foto. Nilai berangka daripada setiap pengesan direkodkan untuk analisis seterusnya. Dalam had tertentu, seperti kepekatan zarah dalam kawasan ukuran, corak serakan koleksi zarah adalah sama dengan jumlah corak serakan semua zarah individu. Corak taburan teori bagi isipadu unit zarah dalam kelas saiz terpilih digunakan untuk membina matriks dan, bersama-sama dengan prosedur matematik, untuk menyelesaikan masalah songsang, menghasilkan taburan saiz zarah isipadu lelaran yang paling sesuai dengan corak serakan yang diukur.

Secara ringkas, piawaian ini biasanya digunakan untuk zarah dalam julat saiz 0,1 µm hingga 3.000 µm menggunakan pembelauan laser (juga dikenali sebagai penyerakan cahaya laser) dan boleh digunakan untuk ampaian cecair, emulsi, serbuk kering dan aerosol. Ia sesuai untuk zarah yang menyerakkan cahaya dengan cara yang boleh dimodelkan menggunakan teori Mie atau pendekatan Fraunhofer. Pada dasarnya, zarah diterangi dengan laser, cahaya yang tersebar diukur dari pelbagai sudut, dan corak serakan dianalisis untuk membuat kesimpulan taburan saiz zarah.

Faktor penting yang diliputi oleh piawaian ini termasuk:

Penyediaan sampel (teknik pengedaran, mengelakkan pengelompokan)
Indeks biasan zarah dan penyebaran
Keperluan tafsiran dan pelaporan data
Kebolehulangan dan kebolehulangan
Penentukuran dan pengesahan peranti

Piawaian ini memastikan ketekalan dan ketepatan dalam analisis saiz zarah dan digunakan secara meluas dalam industri seperti farmaseutikal, kosmetik, perlombongan, simen dan pemprosesan makanan.

Menurut piawaian ini, pembelauan laser berfungsi seperti berikut:

Prinsip asasnya ialah penyebaran cahaya. Apabila pancaran laser melalui sampel yang mengandungi zarah, zarah itu menyerakkan cahaya. Zarah-zarah kecil menyerakkan cahaya pada sudut lebar. Zarah besar menyerakkan cahaya pada sudut sempit.
Pengesanan cahaya bertaburan: Pengesan yang diletakkan pada pelbagai sudut mengumpul cahaya yang tersebar. Corak keamatan direkodkan dan digunakan untuk mengira taburan saiz zarah.
Model matematik yang digunakan termasuk:
- Penghampiran Fraunhofer: Mengandaikan zarah legap yang besar. Lebih ringkas, tetapi kurang tepat, untuk zarah kecil atau lutsinar.
- Teori Mie: Lebih kompleks, mengambil kira indeks biasan zarah dan penyerapan. Diperlukan untuk zarah kecil atau lutsinar.

Komponen sistem ialah:

Sumber laser memancarkan cahaya koheren
Penyebar sampel menyebarkan zarah dalam udara atau cecair
Tatasusunan pengesan mengukur cahaya yang bertaburan pada pelbagai sudut
Pemproses data menggunakan model untuk membuat kesimpulan taburan saiz zarah

Jenis pengedaran adalah:

Berasaskan volum (paling biasa): Menunjukkan peratusan volum untuk setiap saiz zarah.
Berasaskan nombor: Menunjukkan bilangan zarah yang jatuh ke dalam setiap julat saiz (mungkin membesar-besarkan zarah halus).
Berasaskan kawasan permukaan: Kurang biasa, berdasarkan jumlah luas permukaan.

Berkenaan dengan kebolehulangan dan kebolehulangan, piawaian ISO 13320 menekankan pengesahan bahawa pengukuran adalah konsisten merentas larian dan instrumen.

Pelaporan hendaklah termasuk maklumat tentang model yang digunakan (Mie atau Fraunhofer), indeks biasan, medium serakan, jenis serakan (isipadu, nombor), julat saiz yang dianalisis dan tetapan instrumen (cth., peredupan, panjang laluan).

Amalan terbaik mengikut piawaian ini termasuk:

Pengedaran yang sesuai: Menghalang gumpalan yang memesongkan data dimensi
Menggunakan indeks biasan yang betul: Penting untuk keputusan berasaskan Mie yang tepat
Penentukuran instrumen: Mengekalkan ketepatan pengukuran
Ujian kebolehulangan: Mengesahkan prestasi yang konsisten

Organisasi kami, yang telah menyokong perniagaan merentas semua sektor selama bertahun-tahun melalui pelbagai aktiviti ujian, pengukuran, analisis dan penilaian, mempunyai pasukan pekerja yang kukuh yang mengikuti perkembangan global dalam sains dan teknologi serta sentiasa meningkatkan diri mereka. Dalam konteks ini, kami juga menyediakan perkhidmatan ujian mengikut piawaian analisis saiz zarah ISO 13320 - kaedah pembelauan laser.