Reale Nanopartikelmessung mit Laserbeugung
Erweiterter Messbereich dank PIDS-Technologie: Bestimmen Sie die Partikelgröße von Nanometern bis zu Millimetern ohne Kenntnisse der optischen Parameter
Die Bestimmung von Partikelgrößenverteilungen mit Hilfe der Streulichtmessung ist von der Forschung bis hin zur Produktionskontrolle als fester Standard etabliert. Materialien mit einer Partikelgröße von mehreren hundert Nanometern können mittels Laserbeugung analysiert werden. Erstmals haben Anwender nun auch die Möglichkeit, ohne Kenntnis der optischen Parameter eine eindeutige Aussage zu Partikeln im Submikronbereich bis zu 10 nm zu treffen.
Möglich macht dies die Rohdatenanalyse mittels PIDS (Polarization Intensity Differential Scattering). Das LS 13 320 XR von Beckman Coulter ist dank dieser Technologie als weltweit einziges kommerzielles Laserbeugungssystem in der Lage, ein Gemisch aus Polymerstandards von 83 nm, 204 nm und 503 nm nebeneinander nachzuweisen – mit nur zwei Klicks vom Start der Messung bis zum Ergebnis.
Theorien zur Partikelgrößenanalyse mittels Laserbeugung
Fraunhofer-Theorie
Dieser vereinfachte Ansatz zur Größenanalyse findet Anwendung bei der Analyse von Partikeln, die größer als 10 – 20 µm sind und erfordert keine Kenntnisse der optischen Eigenschaften der Probe. Die Abbildung bestätigt den theoretischen Ansatz, dass die Fraunhofer-Näherung gemäß ISO 13320-1 nur für Partikel gilt, welche mindestens 40x so groß sind wie das verwendete Licht. Bei Partikelgrößen im Submikronbereich stößt das Modell daher an seine Grenzen.
Mie-Theorie
Diese Theorie wird für die Größenbestimmung von sehr kleinen Partikeln angewandt, deren Durchmesser nicht deutlich über der Wellenlänge des verwendeten Lichtes liegen. Sie beruht auf der Messung der Streuung elektromagnetischer Wellen an sphärischen Partikeln und geht somit bei der Analyse von einem volumengleichen Kugelmodell aus. Die Anwendung der Mie-Theorie für die Partikelgrößenanalyse setzt Kenntnisse über den Brechungsindex voraus.
PIDS – die Weiterentwicklung der statischen Streulicht-Theorie
Polarization Intensity Differential Scattering (PIDS) stellt eine wichtige Weiterentwicklung der Fraunhofer- und Mie-Theorie dar. Die PIDS-Technologie liefert deutlich mehr Rohdaten und ermöglicht so eine signifikant höhere Auflösung bei der Messung von Submikron-Partikeln. Der durch PIDS generierte Rohdatensatz aus der Streulichtmessung umfasst 36 Parameter (3 Wellenlängen x 2 Polarisationsrichtungen x 6 Winkel). Diese Daten können durch die Software sofort als Ergebnis dargestellt werden. Mit diesen Rohdaten kann noch deutlicher aufgezeigt werden, ob die gemessene Probe Submikron-Anteile enthält oder nicht. Somit werden im LS 13 320 XR in der Streulichtmatrix, neben den Daten der klassischen Streulichtmessung auch die Intensitäten von unterschiedlich polarisiertem Streulicht bei 3 Wellenlängen ausgewertet. Diese Analyse erfolgt in einem Winkelbereich von 0 – 146°. Als weltweit einziges kommerzielles Laserbeugungssystem ist das LS 13 320 XR derzeit in der Lage, mit dieser zusätzlichen Analysetechnik ein Gemisch aus Polymerstandards von 83 nm, 204 nm und 503 nm nebeneinander nachzuweisen (Abb. 3).
Technologie erleben – so funktioniert die Messung mit PIDS
So nutzen Sie PIDS zur Bestimmung der Partikelgröße
Holen Sie sich die Vorteile der hochauflösenden PIDS-Technologie in Ihr Labor. Mit dem LS 13 320 XR von Beckman Coulter messen Sie Partikelgröße so genau wie nie zuvor – selbst im Nanometer-Bereich. Kenntnisse der optischen Parameter sind hierbei nicht erforderlich. Sie haben Fragen zum Messbereich, zur Software oder speziellen Applikationen? Erfahren Sie mehr.