ナノメートルからミリメートルサイズまでの粒子径分布(粒度分布)測定技術
目次
レーザー回折法の原理説明から、マスターサイザー測定時の注意点まで解説した粒子計測セミナーの学習コンテンツをご紹介します。
レーザー回折法の特長は、以下の通りです。
レーザー回折法では、気中または液中で、粒子試料を測定したい粒子サイズまで分散し、そこにレーザー光を照射して、試料により散乱される光の強度の角度依存性を測定することで、試料の粒子径分布(粒度分布)を測定します。 下図に示すように、試料が大きな粒子の場合、レーザー光に対して小さい角度に強い光が散乱されます。試料が小さい粒子の場合は、大きな角度にも光が散乱します。 そこで、さまざまな角度における散乱光強度データを測定し、散乱光強度の角度依存性(散乱パターン)を求めます。これを、さまざまな大きさの球状粒子について理論的に計算された散乱パターンと比較することで、粒子径分布(粒度分布)を計算します。理論的な散乱パターンの計算には、Mie理論という計算式を使用します。粒径は体積相当球の直径として報告されます。
レーザー回折法では、測定時に試料粒子の屈折率と光吸収率(両者合わせて複素屈折率)、そして分散媒の屈折率の値を入力します。レーザー回折法では、測定された散乱パターンを、理論的な散乱パターンと比較しますが、この理論的な散乱パターンをミー散乱理論で計算する際に、これらのパラメーター入力が必要だからです。
入力するパラメーターが変わると、測定結果も変わります。特に、数μm以下の小さなサンプルでは、入力する屈折率によって、粒子径分布(粒度分布)が大きく変わります。逆に100μm以上の大きなサンプルでは、どの屈折率を入力しても、ほぼ同じ結果が得られます。このような試料では、屈折率の入力を必要としない、Fraunhofer回折理論を用いて、理論的散乱パターンを計算して、粒子径分布(粒度分布)を求めることも可能です。光学パラメーターの値や、計算理論は、測定後に変更して、粒子径分布(粒度分布)を再計算することも可能です。
試料や分散媒の光学特性は、文献などで公開されているデータを使用しても良いですし、ソフトウェアに内蔵されているデータベースから選択しても良いです。試料の屈折率が不明の場合、さまざまな屈折率を用いて、粒子径分布(粒度分布)を計算し、その粒子径分布(粒度分布)の妥当性(画像法やDLSなど、他の測定手法で測定した粒子径分布(粒度分布)データとの整合性)や、その粒子径分布(粒度分布)のときに「あるべき理論的散乱パターン」と実際の散乱パターンの一致度グラフ(フィッティンググラフ)などを、総合して入力するパラメーターを決定します。その試料を測定する際には、常に決定したパラメーターを使用することで、試料の粒子径分布(粒度分布)の違いを評価することができます。
![]() レーザ回折式粒子径測定装置 マスターサイザーシリーズマスターサイザーは、世界が認めたレーザ回折式粒子径分布(粒度分布)測定装置です。ナノサイズからミリメータオーダーまで、湿式、乾式問わず各種試料測定に対応します。 |
![]() スプレーテック噴霧粒子およびスプレー液滴径測定 |
![]() インシテックシリーズ堅牢で信頼性の高いリアルタイム粒度分布測定 |
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詳細 | 詳細 | 詳細 | |
技術 | |||
レーザ回折 | |||
分散タイプ | |||
乾式 | |||
スプレー | |||
湿式 | |||
測定範囲 | 0.01µm - 3500µm | 0.1µm - 2000µm | 0.1µm - 2500µm |