ISO 13320 Parçacık Boyutu Analizi - Lazer Kırınımı Yöntemleri

ISO 13320 Parçacık Boyutu Analizi - Lazer Kırınımı Yöntemleri

Uluslararası Standartlar Teşkilatı (ISO) tarafından yayınlanan “ISO 13320 Parçacık boyutu analizi - Lazer kırınımı yöntemleri” standardı, ışık saçılma özelliklerinin analizi yoluyla birçok iki fazlı sistemde (örneğin tozlar, spreyler, aerosoller, süspansiyonlar, emülsiyonlar ve sıvılardaki gaz kabarcıkları) parçacıkların enstrüman kalifikasyonu ve boyut dağılımı ölçümü konusunda rehberlik sağlar.

ISO 13320 Parçacık Boyutu Analizi - Lazer Kırınımı Yöntemleri

Bu standart belirli malzemelerin parçacık boyutu ölçümünün özel gereksinimlerini ele almaz. Bu standart, yaklaşık 0,1 µm ile 3 mm arasındaki parçacık boyutlarına uygulanabilir. Özel enstrümantasyon ve koşullarla, uygulanabilir boyut aralığı 3 mm’nin üzerine ve 0,1 µm’nin altına genişletilebilir. Küresel ve küresel olmayan parçacıklar için, küresel parçacıkların hacimsel toplamı için öngörülen saçılma deseninin ölçülen saçılma deseni ile eşleştiği bir boyut dağılımı raporlanır. Bunun nedeni, tekniğin optik modelinde küresel bir parçacık şekli varsaymasıdır. Küresel olmayan parçacıklar için ortaya çıkan parçacık boyutu dağılımı, diğer fiziksel ilkelere dayalı (örneğin sedimantasyon, eleme gibi) yöntemlerle elde edilenden farklıdır.

Prensip olarak parçacık boyut dağılımlarının belirlenmesi için lazer kırınımı veya saçılma tekniği, bir parçacık tarafından saçılan ışığın yoğunluğunun açısal dağılımının (saçılma deseni) parçacık boyutuna bağlı olduğu olgusuna dayanmaktadır. Saçılma bir buluttan veya parçacık topluluğundan olduğunda, belirli bir boyut sınıfı için saçılma yoğunluğu, o boyut sınıfında bulunan parçacık sayısı ve optik özellikleriyle ilişkilidir.

Uygun bir sıvı veya gazda yeterli konsantrasyonda dağıtılmış bir test numunesi, genellikle bir lazer olan tek renkli bir ışık kaynağının ışınından geçirilir. Parçacıklar tarafından çeşitli açılardan saçılan ışık, bir dizi foto dedektör tarafından ölçülür. Her dedektörden gelen sayısal değerler, sonraki analiz için kaydedilir. Ölçüm bölgesindeki parçacık konsantrasyonu gibi belirli sınırlar içinde, bir parçacık topluluğunun saçılma deseni, tüm parçacıkların bireysel saçılma desenlerinin toplamına özdeştir. Seçili boyut sınıflarındaki parçacık birim hacimlerinin teorik saçılma desenleri bir matris oluşturmak için kullanılır ve bir matematiksel prosedürle birlikte ters problemi çözmek için kullanılır ve ölçülen saçılma desenine en iyi uyumu sağlamak için yinelenen bir hacimsel parçacık boyut dağılımı sağlanır.

Kısaca bu standart, lazer kırınımı (lazer ışık saçılması olarak da bilinir) kullanılarak genellikle 0,1 µm ila 3.000 µm boyut aralığındaki parçacıklar için kullanılır ve sıvı süspansiyonlar, emülsiyonlar, kuru tozlar ve aerosoller için geçerlidir. Mie teorisi veya Fraunhofer yaklaşımı kullanılarak modellenebilecek şekilde ışığı dağıtan parçacıklar için uygundur. Prensip olarak parçacıklar bir lazerle aydınlatılır, dağınık ışık çeşitli açılardan ölçülür ve parçacık boyut dağılımını çıkarmak için saçılma deseni analiz edilir.

Bu standardın kapsadığı önemli faktörler şunlardır:

  • Numune hazırlama (dağılım teknikleri, kümelenmeyi önleme)
  • Parçacıkların ve dağıtıcının kırılma indisi
  • Veri yorumlama ve raporlama gereksinimleri
  • Tekrarlanabilirlik ve yeniden üretilebilirlik
  • Cihaz kalibrasyonu ve doğrulaması

Bu standart, parçacık boyutu analizinde tutarlılık ve doğruluk sağlar ve ilaç, kozmetik, madencilik, çimento ve gıda işleme gibi endüstrilerde yaygın olarak kullanılır.

Lazer kırınımı bu standarda göre şu şekilde çalışır:

  • Temel ilke ışık saçılmasıdır. Bir lazer ışını parçacıklar içeren bir numuneden geçtiğinde, parçacıklar ışığı dağıtır. Küçük parçacıklar ışığı geniş açılarda dağıtır. Büyük parçacıklar ışığı dar açılarda dağıtır.
  • Dağınık ışığın algılanması: Çeşitli açılarda yerleştirilen dedektörler dağılan ışığı toplar. Yoğunluk deseni kaydedilir ve parçacık boyutu dağılımını hesaplamak için kullanılır.
  • Kullanılan matematiksel modeller şunları içerir:
    • Fraunhofer yaklaşımı: Büyük, opak parçacıkları varsayar. Daha basit, ancak küçük veya şeffaf parçacıklar için daha az doğrudur.
    • Mie teorisi: Daha karmaşıktır, parçacık kırılma indisi ve emilimi hesaba katar. Küçük veya şeffaf parçacıklar için gereklidir.

Sistem bileşenleri şunlardır:

  • Lazer kaynağı, tutarlı ışık yayar
  • Örnek dağıtıcı, havada veya sıvıda parçacıkları dağıtır
  • Dedektör dizisi, çeşitli açılarda saçılmış ışığı ölçer
  • Veri işlemcisi, parçacık boyutu dağılımını çıkarmak için modelleri kullanır

Dağılım türleri şunlardır:

  • Hacim tabanlı (en yaygın): Her parçacık boyutu için hacim yüzdesini gösterir.
  • Sayı tabanlı: Her boyut aralığına kaç parçacığın düştüğünü gösterir (ince parçacıkları abartabilir).
  • Yüzey alanı tabanlı: Daha az yaygın, toplam yüzey alanına dayalı.

Tekrarlanabilirlik ve üretilebilirlik bakımından ISO 13320 standardı, ölçümlerin çalıştırmalar ve cihazlar arasında tutarlı olduğunu doğrulamayı vurgular.

Raporlama, kullanılan model (Mie veya Fraunhofer), kırılma indisleri, dağılım ortamı, dağılım türü (hacim, sayı), analiz edilen boyut aralığı ve cihaz ayarları (örneğin, karartma, yol uzunluğu) bilgilerini içermelidir.

Bu standarda göre en iyi uygulamalar şunlardır:

  • Uygun dağılım: Boyut verilerini çarpıtan kümeleşmeleri önler
  • Doğru kırılma indisini kullanma: Doğru Mie tabanlı sonuçlar için gereklidir
  • Cihaz kalibrasyonu: Ölçüm doğruluğunu korur
  • Tekrarlanabilirlik testi: Tutarlı performansı doğrular

Yıllardır çok geniş bir yelpazede gerçekleştirdiği test, ölçüm, analiz ve değerlendirme çalışmaları ile her sektörden işletmelere destek olmaya çalışan kuruluşumuz, bilim ve teknoloji alanında dünyada yaşanan gelişmeleri yakından takip eden ve sürekli kendini geliştiren güçlü bir çalışan kadrosuna sahiptir. Bu çerçevede işletmelere “ISO 13320 Parçacık boyutu analizi - Lazer kırınımı yöntemleri” standardına uygun test hizmetleri de verilmektedir.

WhatsApp