De Volta ao Básico da Difração a Laser – Perguntas e Respostas da Masterclass Parte 1

Agradecemos a todos que participaram da nossa recente série de webinários sobre difração a laser usando a linha de instrumentos Mastersizer. Sua participação e engajamento foram verdadeiramente inspiradores e somos gratos pelas excelentes perguntas que vocês fizeram ao longo das sessões. Nesta série de blogs, abordaremos alguns dos temas principais levantados durante o webinário de volta ao básico, proporcionando mais insights e esclarecimentos para aprimorar seu entendimento. Vamos mergulhar na primeira parte da série de blogs de Perguntas e Respostas!

Iluminando modelos ópticos e propriedades

Nesta seção, exploramos o fascinante mundo dos modelos ópticos e propriedades. Suas perguntas destacaram a complexidade e importância de entender como a luz interage com partículas na difração a laser. Vamos explorar esses conceitos mais a fundo.

P: Existem outros modelos ópticos como Mie ou Fraunhofer?
P: Onde no software podemos escolher o modelo óptico?

R: No software Mastersizer Xplorer você tem a opção de escolher entre duas implementações da teoria de Mie (esférica ou não esférica) ou a aproximação de Fraunhofer. Você seleciona o modelo óptico na seção ‘Tipo de Partícula’ das configurações de medição e SOP, como mostrado abaixo. 

P: Você tem alguma solução para determinar as propriedades de refração e absorção para partículas com estruturas químicas desconhecidas?

R: Ao analisar um material novo, recomendamos começar com uma aproximação das propriedades ópticas necessárias, o índice de refração (RI) e o índice de absorção (AI). Esta primeira aproximação pode ser baseada em categorias amplas de tipos de materiais, como mostrado nas tabelas abaixo:  

Depois de realizar algumas medições usando essas propriedades ópticas aproximadas, você pode avaliar a adequação da sua escolha de parâmetros usando o relatório de ajuste, os resíduos e uma avaliação visual da distribuição do tamanho das partículas. A ferramenta Optical Property Optimiser permite aos usuários testarem rapidamente diferentes combinações de RI e AI para avaliar a sensibilidade do resultado às propriedades ópticas. Para mais orientações sobre a escolha das propriedades ópticas mais apropriadas, consulte esta masterclass gravada.

P: Que valores de resíduos você consideraria adequados para aceitar um resultado como correto? Normalmente, temos diferenças entre o resíduo e o resíduo ponderado.

R: Geralmente, um resíduo e um resíduo ponderado abaixo de 1% são recomendados e ambos (ponderado e não ponderado) devem, em geral, estar dentro de 0,4% um do outro. Isso reflete um bom acordo entre os dados medidos e os dados ajustados usando o modelo óptico. No entanto, há circunstâncias em que será desafiador alcançar valores próximos ou inferiores a 1%. Isso tende a ocorrer quando temos ruído em detectores internos, que podem resultar de distribuições de tamanho muito estreitas (abrangendo muito menos de uma década em tamanho), e/ou distribuições submicrométricas. Obter valores de resíduos inferiores a 1% também pode ser desafiador quando as partículas são fortemente coloridas, devido às suas propriedades ópticas complexas.

P: Você mostrou partículas circulares nesta apresentação, e quanto a formas irregulares?

R: Os modelos matemáticos utilizados no Mastersizer 3000(+) para produzir um PSD assumem que as partículas têm forma de disco (Fraunhofer) ou são esféricas (Mie). Enquanto partículas perfeitamente esféricas produzem padrões de dispersão simétricos, partículas não esféricas podem causar dispersão assimétrica devido à sua orientação e rugosidade superficial. Para abordar isso, o software fornece uma opção para selecionar partículas não esféricas nas configurações de ‘Tipo de Partícula’, que é uma implementação da teoria de Mie que considera a despolarização da luz dispersa causada por partículas não esféricas. A sensibilidade à escolha do tipo de partícula é particularmente pronunciada para PSDs submicrométricas.

P: A medição de partículas monomodais pode ser bem descrita pela teoria de Mie, mas se a distribuição do tamanho das partículas for ampla (vamos dizer 30-300 nm com agregados ainda maiores) a medição é apenas uma aproximação, e o tamanho exato das partículas é difícil de resolver. Estou correto?

R: A teoria de Mie pode ser implementada para um conjunto ou grupo de partículas, assim como para resolver o espalhamento de uma única partícula, podendo portanto fornecer uma solução completa para PSDs amplas (Wriedt 2012, Mackowski 2012). No entanto, a faixa de tamanho que você citou, 30-300 nm, está no limite inferior da faixa dinâmica do Mastersizer 3000(+), e PSDs submicrométricos são particularmente sensíveis ao modelo óptico e às propriedades ópticas escolhidas, onde incertezas podem ser introduzidas quando se resolve a PSD usando a teoria de Mie.

P: Quais são as considerações de espalhamento ao analisar dispersões de partículas adsorvidas como nas emulsões de Pickering?

R: O espalhamento em emulsões de Pickering depende da interação da luz tanto com as partículas na superfície quanto com a gotícula central. Pode não ser tão simples quanto usar as propriedades ópticas de um único componente. Geralmente, comece com as propriedades ópticas do núcleo e avalie o ajuste dos dados em todos os detectores. Depois, compare os resultados usando o índice de refração (RI) e o índice de absorção (AI) das partículas adsorvidas. Se as diferenças forem negligíveis, o modelo óptico é robusto. Se as diferenças forem significativas, compare os ajustes dos dados para determinar o conjunto de propriedades ópticas mais adequado a ser utilizado. Não há uma solução perfeita, mas ao experimentar diferentes combinações e utilizar o relatório de ajuste, você pode aproximar as propriedades ópticas de forma eficaz.

Recursos adicionais e gravações de webinários

Agradecemos novamente pelo seu envolvimento durante a Masterclass Mastersizer. Se você gostaria de rever os webinários, por favor, encontre as gravações no nosso site. Para mais informações sobre aplicações de difração a laser e desenvolvimento de métodos, por favor visite nosso centro de conhecimento onde você pode encontrar uma biblioteca de notas de aplicação, notas técnicas e publicações de blog sobre uma variedade de tópicos. E se você gostaria de fazer perguntas mais específicas, por favor, entre em contato por meio do nosso portal de suporte ao cliente onde sua dúvida será encaminhada ao especialista técnico relevante. Fique atento para o próximo blog da série onde investigaremos como dominar métodos de dispersão e materiais.

Leitura adicional

• De Volta ao Básico da Difração a Laser – Perguntas e Respostas da Parte 3 da Masterclass
• De Volta aos Fundamentos da Difração a Laser – Perguntas e Respostas da Masterclass Parte 2
• De Volta ao Básico da Difração a Laser – Perguntas e Respostas da Masterclass Parte 1