Configuração experimental típica de difração a laser
A dispersão da luz tem sido usada há muito tempo para investigar o tamanho de diversos objetos. Gustav Mie (o criador da Teoria de Dispersão de Mie) estudou nanopartículas de ouro como as da imagem abaixo como parte de sua tese de doutorado. Anteriormente restrita a equipamentos construídos sob medida em laboratórios, diversas inovações levaram a difração a laser da câmara escura para laboratórios de pesquisa e linhas de produção em todo o mundo.
Como funciona a difração a laser? Em sua forma mais básica, a difração a laser se baseia na relação entre o tamanho das partículas e o ângulo e a intensidade da luz dispersa. A luz se dispersa com mais intensidade e em ângulos menores em partículas maiores do que em partículas menores. Todos os analisadores, desde o primeiro protótipo comercial até o moderno LA-960, utilizam esse princípio. Na verdade, o próprio analisador não mede o tamanho das partículas — ele mede o ângulo e a intensidade da luz dispersa pelas partículas na amostra. Essa informação é então repassada a um algoritmo projetado para usar a Teoria de Dispersão de Mie, que transforma os dados da luz dispersa em informações sobre o tamanho das partículas.
Tanto o hardware quanto o software necessários para realizar a medição do tamanho de partículas passaram por diversas revisões para aprimorar a exatidão, a precisão, a confiabilidade e a facilidade de uso. O LA-960 representa a décima geração de analisadores de difração a laser HORIBA; cada um diferente e melhor que o anterior. Continue lendo para descobrir quais fatores importantes contribuem para tornar essa medição rotineira e confiável.
Quatro tipos de interação entre a luz e uma superfície
No cerne da técnica de difração a laser está a relação entre a luz e as superfícies (que podem ser livremente substituídas por "partículas" para os nossos propósitos). Quando a luz incide sobre uma superfície, ela é...
A difração também é conhecida como "difração de borda", pois é onde ela ocorre. A refração ocorre quando a luz muda de ângulo ao atravessar a partícula.
Podemos obter informações sobre o tamanho de uma partícula usando o ângulo e a intensidade da luz dispersa. A luz difratada e refratada é útil para esse propósito; a luz absorvida e refletida dificultam essa finalidade e devem ser levadas em consideração durante a medição e o cálculo do tamanho.
Para partículas maiores que um determinado tamanho, a grande maioria da luz é dispersa por difração. A luz dispersa apresenta intensidade relativamente alta e ângulo baixo para essas partículas maiores. O "determinado tamanho" é definido como um múltiplo do comprimento de onda da luz utilizada na medição e geralmente é aproximado em 20 micrômetros. Partículas maiores que esse tamanho transmitem informações úteis sobre seu tamanho por meio da difração, e não da refração. Isso significa que a medição não se beneficiará do uso do índice de refração para interpretar com precisão a luz refratada.
Para partículas menores que 20 micrômetros, a luz refratada torna-se cada vez mais importante para calcular com precisão o tamanho das partículas. A luz espalhada apresenta intensidade relativamente baixa e ângulo amplo para essas partículas menores. O uso do índice de refração e da teoria de espalhamento de Mie afeta diretamente a precisão nessa faixa de tamanho. Todos os analisadores de difração a laser HORIBA utilizam a solução de espalhamento de Mie por padrão e permitem que o usuário insira valores de índice de refração personalizados.
Esquema simplificado da bancada óptica LA-960. 1: Diodo laser de comprimento de onda vermelho para partículas maiores, 2: LED azul para partículas menores, 3: Detectores de ângulo baixo para partículas maiores, 4: Conjuntos de detectores de ângulo lateral e traseiro para partículas menores.
O fluxo de trabalho básico de uma análise de tamanho de partículas por difração a laser se divide em duas partes:
A qualidade da medição depende inteiramente do próprio analisador: qualidade dos componentes, aprimoramento da engenharia e um projeto fundamental que reflita princípios básicos. As tecnologias principais já estão consolidadas, mas, como em muitas coisas, maior qualidade leva a um desempenho superior. Um sistema óptico típico de difração a laser inclui:
O analisador de tamanho de partículas LA-960V2 representa a décima geração de instrumentos de difração a laser projetados pela HORIBA. Centenas de melhorias no projeto básico foram incorporadas para aprimorar o desempenho e a usabilidade. Essas melhorias incluem:
A obtenção dos melhores dados possíveis de luz dispersa é a base de qualquer medição de tamanho confiável. Os dados "brutos" de luz dispersa são então passados para o algoritmo de cálculo, onde serão transformados em uma distribuição de tamanho de partículas.
Analisador de tamanho e forma de partículas por difração a laser e imagem dinâmica
Analisador de Distribuição de Tamanho de Partículas por Dispersão de Laser
Analisador de Distribuição de Tamanho de Partículas por Dispersão de Laser
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