A difração laser é uma técnica amplamente utilizada para determinação do tamanho de partículas para materiais que vão desde centenas de nanômetros a vários milímetros de tamanho. As principais razões para seu sucesso são:
- Ampla faixa dinâmica - de submícrons a milímetros de tamanho.
- Medições rápidas - resultados gerados em menos de um minuto.
- Repetibilidade - grande número de partículas amostradas em cada medição.
- Resposta instantânea - monitoramento e controle do processo de dispersão de partículas.
- Alta produtividade de amostras - centenas de medições por dia.
- A calibração não é necessária - facilmente verificada usando materiais de referência padrão.
- Técnica bem estabelecida - coberta pela ISO13320 (2020).
Por esses motivos, a difração laser está se tornando a técnica padrão de dimensionamento de partículas em muitos setores da indústria, sendo mais rápida, mais simples e com melhor resolução do que as técnicas de dimensionamento mais tradicionais, como análise de peneira.
Princípios da difração laser
A difração laser mede as distribuições de tamanho das partículas pela medição da variação angular na intensidade da luz difundida à medida que um feixe de laser interage com as partículas dispersas da amostra.
Partículas grandes dispersam a luz em pequenos ângulos em relação ao feixe de laser e partículas pequenas dispersam a luz em grandes ângulos. Os dados sobre a intensidade da dispersão angular são então analisados para calcular o tamanho das partículas responsáveis por criar o padrão de dispersão, com base na teoria de difusão da luz de Mie.
O tamanho das partículas é indicado como o diâmetro de uma esfera de volume equivalente.
Propriedades ópticas
A difração laser utiliza a teoria Mie de espalhamento da luz de para calcular a distribuição de tamanho de partículas, com base no modelo esfera de volume equivalente.
A teoria de Mie requer o conhecimento das propriedades ópticas (índice de refração e componente imaginário) tanto da amostra a ser medida quanto do dispersante. Normalmente, as propriedades ópticas do dispersante são relativamente fáceis de encontrar e são dados publicados, além disso, muitos instrumentos modernos possuem bancos de dados integrados que incluem os dispersantes mais usados. Para amostras em que as propriedades ópticas não são conhecidas, o usuário poderá medi-las ou estimá-las usando uma abordagem interativa com base no grau de adequação entre os dados modelados e os dados reais recolhidos para a amostra.
Uma abordagem simplificada seria usar a aproximação de Fraunhofer, que não exige o conhecimento das propriedades ópticas da amostra. Esta pode fornecer resultados precisos para partículas grandes. No entanto, deve ser usada com cautela sempre que se trabalhar com amostras que possam ter partículas abaixo de 50 µm ou quando as partículas forem relativamente transparentes.
