Método de medición
En la dispersión de luz estática, la luz láser (monocromática, luz coherente) interactúa con las partículas, que deben caracterizarse en términos de tamaño de partícula. Dependiendo del tamaño de las partículas, las ondas de luz son dispersadas por las partículas de una manera característica: cuanto más grandes son las partículas, mayor es la dispersión en dirección hacia adelante. Con partículas más pequeñas de aproximadamente 100 nm, la intensidad de dispersión es casi idéntica en todas las direcciones.
Difracción láser en partículas de diferente tamaño.
La intensidad de dispersión está determinada por detectores estacionarios que dependen del ángulo (distribución de intensidad de dispersión de luz). Los sistemas de difracción láser de vanguardia como el analizador de tamaño de partículas de dispersión láser Bettersizer S3 Plus garantizan la determinación de las intensidades de dispersión en un rango angular continuo de 0.02 - 165 °, i. mi. en dirección hacia adelante, lateral y hacia atrás. Esto se logra mediante el denominado diseño de doble lente y el sistema óptico de incidencia oblicua (tecnología DLOIOS): las lentes de Fourier (lente colectiva) se colocan entre el láser y las partículas, así como entre las partículas y los detectores. Las partículas interactuarán con la luz dentro de un haz láser paralelo. Esto ofrece la ventaja de que la luz dispersada también se puede detectar en ángulos muy grandes (en dirección de dispersión hacia atrás) y, por lo tanto, incluso las partículas muy pequeñas se pueden medir con precisión. Gracias a la tecnología DLOIOS, también se pueden evitar los problemas de las configuraciones de medición convencionales. Por lo tanto, ni las lentes adecuadas para el rango de medición del tamaño de partícula correspondiente deben seleccionarse antes de la medición (en comparación con la óptica de Fourier), ni las inexactitudes de medición resultan de diferentes distancias de partícula a detector, si no todas las partículas se encuentran en un plano (en comparación con la óptica inversa de Fourier).
Dibujo esquemático de la innovadora técnica DLOIOS de Bettersizer S3 PLUS y sistema de cámara CCD (x0.5 y x10)
Para calcular la distribución del tamaño de partícula a partir de los espectros de dispersión medidos, se aplica la teoría de FRAUNHOFER o MIE. La teoría FRAUNHOFER se basa en la hipótesis de partículas opacas y esféricas: el patrón disperso corresponde a una placa bidimensional opaca delgada: la difracción solo ocurre en los bordes. Por lo tanto, no se necesitan constantes de entrada óptica adicionales del material para este cálculo.
Por el contrario, la teoría MIE utiliza la hipótesis de partículas prácticamente translúcidas y esféricas, lo que significa que la luz impregna y penetra la materia y se dispersa elásticamente en los átomos de la partícula. El conocimiento del índice de refracción complejo de las partículas y el líquido también es necesario. Esta teoría es aplicable para partículas de todos los tamaños.
La siguiente figura muestra un ejemplo de una distribución de tamaño de partícula relacionada con el volumen de un polvo de carbonato de calcio, medida con un Bettersizer S3 Plus.
Ejemplo de medición por difracción láser
Se puede ver la curva de rendimiento acumulativa Q3 (azul) y el histograma resultante (q3, barras de color negra).
Literatura y normas
ISO 13320 - Análisis de tamaño de partícula - Métodos de difracción láser.
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