입자 크기 측정 기법: 응용에 적합한 방법 선택하기

정확한 입자 크기 분석은 다양한 산업의 연구, 개발 및 제조에서 매우 중요합니다. 제약에서부터 페인트와 코팅까지, 입자 크기는 용해 속도, 안정성, 색상, 질감 및 유동성 등 주요 속성에 영향을 미칩니다. 올바른 크기 측정 기법을 선택하는 것은 제품 품질뿐만 아니라 규제 요구사항 준수를 보장합니다.

입자 크기 측정 기법을 선택할 때는 목표를 정의하는 것부터 시작하세요. 무엇을 이루고 싶으십니까? 응집체 탐지든 미세 입자 비율 제어든, 목표는 필요한 민감성을 갖춘 올바른 기법으로 안내할 것입니다.

제공된 기법에 제한이 있어도, 이들의 강점과 약점을 이해하면 현실적이고 견고한 결과를 얻을 수 있습니다. 고려해야 할 주요 요인은 기기가 측정할 수 있는 크기 범위, 처리할 수 있는 샘플 유형(건조 분말, 현탁액, 에멀젼 및 분무액) 및 기법의 민감도(수량 또는 부피 기반)입니다. 또한 기댓값에 따른 정확도 및 정밀도도 고려해야 합니다.

실용적인 사항도 마찬가지로 중요합니다. 매일 몇 번의 측정을 수행해야 하는가? 각 측정에 얼마나 많은 시간이 소요되는가? 얼마나 많은 샘플 희석이 필요한가? 그리고 입자 모양 같은 추가 정보가 필요한가?

이 가이드는 가장 널리 사용되는 입자 크기 측정 방법을 탐색하고 귀하의 재료와 목표에 가장 적합한 접근 방법을 선택할 수 있는 통찰력을 제공합니다.

일반적인 입자 크기 측정 기법

1. 레이저 회절

레이저 회절은 넓은 동적 범위와 사용의 용이성으로 인해 가장 널리 사용되는 기법 중 하나입니다.

• 작동 원리: 분산된 입자 샘플을 통해 레이저 빔이 지나갈 때 산란된 빛의 강도의 각도 변화를 측정합니다.
• 일반적인 크기 범위: ~0.01 µm에서 3500 µm
• 샘플 유형: 분말, 에멀젼, 현탁액, 스프레이
• 강점:
  • 고반복 가능성으로 빠른 분석
  • 다양한 샘플 유형과 크기 처리 가능
  • 생산 중 실시간 모니터링에 적합 (PAT 응용)
• 제한 사항:
  • 계산을 위해 구형 입자를 가정
  • 가까이 있는 크기 분포를 식별하는 데 제한적

적용 사례: 제약, 페인트 및 안료, 식품, 건축 재료, 폴리머

2. 동적 광산란 (DLS)

DLS는 나노입자와 콜로이드 현탁액을 측정하는데 선택되는 기법입니다.

• 작동 원리: 현탁액에 있는 입자의 브라운 운동에 의해 발생하는 산란된 빛의 강도 변동을 분석합니다.
• 일반적인 크기 범위: ~0.3 nm에서 10 µm
• 샘플 유형: 나노입자, 단백질, 리포좀, 용액 내 폴리머
• 강점:
  • 입자 크기의 작은 변화에 매우 민감
  • 빠르고 비파괴적
  • 안정성 연구 및 제형 개발에 이상적
• 제한 사항:
  • 다중분산 또는 비구형 시스템에 덜 효과적
  • 희석 및 깨끗한 샘플 준비가 필요

적용 사례: 생명공학, 약물 전달 시스템, 화장품 에멀젼, 폴리머 분산

3. 이미지 기법

이미지 기법은 입자의 크기와 모양에 대한 시각적 및 정량적 정보를 제공합니다.

• 작동 원리: 입자의 고해상도 이미지를 캡처한 후 소프트웨어를 사용해 크기, 모양 및 기타 형태 매개변수를 측정합니다.
• 일반적인 크기 범위: ~1 µm에서 몇 mm
• 샘플 유형: 불규칙한 입자, 섬유, 응집물
• 강점:
  • 세밀한 형태 정보 제공 (예: 비율, 둥글기)
  • 형태를 기반으로 유사한 크기의 입자 차별화 가능
  • 문제 해결 또는 제품 개발에 유용
• 제한 사항:
  • 다른 방법보다 느림
  • 복잡한 분석과 해석 필요

적용 사례: 제약 분말, 연마재, 식품 성분, 광물 샘플

기타 입자 크기 측정 방법

위의 주요 기법 외에도 응용에 따라 다른 방법들이 관련있을 수 있습니다:

• 체질: 거친 입자에 간단하고 비용 효율적인 방법으로 주로 대량 물질 처리에 사용됩니다.
• 침강: 스톡스 법칙에 기반해 작동하여 큰 밀도의 입자에 좋습니다.
• 전자영역 센싱 (Coulter Principle): 입자가 작은 구멍을 통과할 때 전기 저항의 변화를 측정하여 세포 계수에 흔히 사용됩니다.

기법 선택 시 고려 사항

적합한 기법 선택은 여러 변수를 기반으로 합니다:

입자 크기에 관해 만능 해결책은 없습니다. 각 기법은 고유한 통찰력을 제공합니다. 종종 여러 방법의 조합이 재료의 특성을 가장 명확하게 나타냅니다. 각 기법의 작동 원리뿐만 아니라 이를 언제, 왜 사용하는지가 신뢰할 수 있는 결과와 정보에 기반한 공정 결정을 달성하는 열쇠입니다.

결론

제약 정제를 제조하든, 코팅을 개발하든, 식품 제품의 일관성을 제어하든 올바른 입자 크기 측정 기법을 선택하는 것이 결과의 핵심입니다. 방법을 재료 특성, 목표 및 공정 요건과 일치시켜 정밀성, 일관성 및 규제 준수를 보장할 수 있습니다.

Malvern Panalytical은 전문가 상담과 지속적인 교육을 지원하는 레이저 회절에서 나노입자 추적에 이르는 전체 입자 크기 측정 솔루션을 제공합니다.

추가 읽을거리

• 입자 크기 측정 기법: 응용에 적합한 방법 선택하기
• 이미지 분석을 위한 올바른 옵션 선택하기
• 입자 형상 파라미터는 무엇을 의미하며 어떻게 사용하나요?

Malvern Panalytical의 입자 크기 분석기