レーザー回折法は、数百ナノメートルから数ミリメートルの径の材料に対して広く使われる粒度測定技術です。 この技術が広く使われている主な理由は以下のとおりです。
- 幅広い動的な範囲 - ミクロン以下からミリメートルまでのサイズ範囲
- 素早い測定 - 1分以内に結果を生成
- 再現性 - 各測定で多くの粒子をサンプリング
- 粒子分散プロセスのモニタリングおよび制御
- 処理能力 - 1日につき数百の測定
- 校正は不要 - 標準参照試料による簡単な検証
- ISO13320 (2009)による確立された手法
原理
レーザー回折法では、分散された粒子試料をレーザー光が、通過する際に散乱する光の強度の角度変化を測定することで、粒度分布を測定します。 下図に示すように、大きな粒子の場合、レーザー光に対して小さい角度で光が散乱し、小さい粒子の場合は大きな角度で光が散乱します。 その後、角度散乱光強度データを解析し、光散乱のMie理論を使用して散乱パターンを作り出している粒径を計算します。 粒径は体積相当球の直径として報告されます。
光学特性
レーザー回折法では体積相当球モデルを想定して、光散乱のMie理論により、粒度分布を計算します。
Mie理論は、測定中の試料と分散媒の屈折率の両方の光学特性(屈折率と虚数成分)の知識を必要とします。 通常、分散媒の光学特性は公開されているデータから比較的容易に見つけることができるため、現代の計測機器の多くは一般的な分散媒を含むデータベースを内蔵しています。 光学特性が未知の試料の場合、ユーザーは光学特性を測定するか、または収集した試料の実際のデータとモデル化したデータとの間のフィットに基づいた反復的アプローチにより光学特性を推測することができます。
簡単な方法は、試料の光学特性の知識を必要としないFraunhofer近似を使用することです。 これにより大きな粒子の正確な結果が得られます。 しかし、これは試料に50µm未満の粒子が含まれている場合や、粒子が比較的透明な場合には、必ず注意深く使用する必要があります。