La difracción láser es una técnica de medición de tamaño de partícula ampliamente utilizada para materiales que van desde cientos de nanómetros hasta varios milímetros en tamaño. Las principales razones de su éxito son:
- Amplio rango dinámico: rango dinámico desde submicrométrico hasta milimétrico.
- Mediciones rápidas: los resultados se generan en menos de un minuto.
- Repetibilidad: en cada medición se muestrea un gran número de partículas.
- Retroalimentación instantánea: monitoreo y control del proceso de dispersión de partículas.
- Alto rendimiento de muestras: cientos de mediciones por día.
- No requiere calibración: verificación sencilla con materiales de referencia estándar.
- Técnica reconocida: cubierta por ISO13320 (2009).
Principios
La difracción láser mide las distribuciones de tamaño de partícula mediante a partir de la variación angular de la intensidad de la luz dispersada cuando un rayo láser pasa a través de una muestra de partículas dispersas. Las partículas grandes dispersan la luz en ángulos pequeños en relación con el rayo láser, y las partículas pequeñas dispersan la luz en ángulos grandes, como se ilustra a continuación. Luego se analizan los datos de la intensidad de dispersión angular para calcular el tamaño de las partículas responsables de crear el patrón de dispersión, utilizando la teoría Mie de la dispersión de luz. El tamaño de partícula se registra como un diámetro de esfera equivalente al volumen.
Propiedades ópticas
La difracción láser utiliza la teoría Mie de la dispersión de la luz para calcular la distribución de tamaño de partícula, suponiendo un modelo de esfera equivalente al volumen.
La teoría Mie requiere que se conozcan las propiedades ópticas (índice de refracción y componente imaginario) de la muestra que se está midiendo, junto con el índice de refracción del dispersante. Por lo general, las propiedades ópticas del dispersante son relativamente fáciles de encontrar a partir de los datos publicados, y muchos instrumentos modernos cuentan con bases de datos integradas que incluyen dispersantes comunes. Para muestras en las que no se conocen las propiedades ópticas, el usuario puede medirlas o calcularlas utilizando un enfoque iterativo basado en la bondad de ajuste entre los datos modelados y los datos reales recolectados para la muestra.
Un enfoque simplificado consiste en usar la aproximación Fraunhofer, que no requiere que se conozcan las propiedades ópticas de la muestra. Esto puede proporcionar resultados exactos para partículas grandes. Sin embargo, debe utilizarse con precaución cuando se trabaje con muestras que puedan tener partículas de menos de 50 µm, o cuando las partículas sean relativamente transparentes.