Анализатор размера частиц: что это, принцип работы и задачи контроля качества

Анализатор размера частиц: что это, принцип работы и задачи контроля качества

Что такое анализатор размера частиц и зачем он нужен

Лазерный анализатор размера частиц – лабораторный прибор для определения гранулометрического состава порошков, суспензий, эмульсий и аэрозолей в диапазоне от 7 нанометров до 2500 микрометров. Измерение распределения частиц по размерам, это важный инструмент управления качеством продукции.

Почему это важно? Размер частиц напрямую влияет на:

• Растворимость и биодоступность лекарственных субстанций;
• Текстуру, цвет и стабильность косметических кремов и пудр;
• Вкус и «языковую текстуру» пищевых продуктов (шоколад, мука, напитки);
• Плотность и прочность керамических изделий и порошковых металлов;
• Ёмкость и срок службы литий-ионных батарей.

Без точного контроля гранулометрического состава невозможно обеспечить воспроизводимость процессов и соответствие требованиям ГОСТ, ISO, USP. Лазерный дифракционный анализатор размеров частиц обеспечивает высокую воспроизводимость (стандартное отклонение среднего диаметра ≈ 0) и соответствие международным стандартам.

Все анализаторы размера частиц

Принцип работы: лазерная дифракция, валидация

Наиболее распространённый метод – лазерная дифракция, соответствующий международным стандартам ISO 13320 и JIS Z 8825-1.

Физика процесса:
1. Образец облучается лазерным лучом (405 нм или 680 нм);
2. Частицы рассеивают свет: крупные – под малыми углами с высокой интенсивностью, мелкие – под большими углами с низкой;
3. Сенсор с концентрическими элементами регистрирует угловое распределение;
4. Программное обеспечение анализатора включает уникальную функцию автоматического подбора показателя преломления на основе метода воспроизведения распределения интенсивности света (LDR). Это исключает ручной перебор значений и повышает точность измерений образцов.

Ключевые преимущества:
• Высокая воспроизводимость: стандартное отклонение среднего диаметра при измерении стандартных частиц (NIST) практически равно нулю;
• Широкий динамический диапазон: от 7 нм до 2500 мкм в одном приборе;
• Валидация по стандартным образцам: JIS Z 8900-1 (для Shimadzu SALD-7500nano, SALD-2300);
• Контроль через raw-данные: распределение интенсивности света позволяет верифицировать результат до расчёта размера.

Автоматический расчёт показателя преломления (LDR-метод)
Программное обеспечение Shimadzu WingSALD II включает уникальную функцию автоматического подбора показателя преломления на основе метода воспроизведения распределения интенсивности света (LDR). Это исключает ручной перебор значений и повышает точность измерений для неизвестных образцов.

Как выбрать метод диспергирования: вода, IPA, сухой метод

Результаты измерения размера частиц зависят не только от прибора, но и от способа подготовки образца. Один и тот же порошок может показать разное распределение в зависимости от дисперсионной среды.

Сравнение методов диспергирования (на примере порошка ячменя):

Вывод: выбирайте метод диспергирования в зависимости от того, какое состояние частиц вы хотите измерить – первичное, набухшее или с агломератами.

Непрерывное измерение в реальном времени
Функция непрерывного измерения (интервал от 1 секунды) позволяет отслеживать динамику процессов: растворение спортивных напитков, агрегацию белков, диспергирование порошков. Например, при растворении спортивного напитка основные изменения завершаются за ~24 секунды, а остаточные частицы >1 мкм определяют текстуру готового продукта.

Как размер частиц влияет на качество: шоколад, молоко, батареи

Анализатор размера и формы частиц востребован в отраслях, где дисперсность сырья определяет качество конечного продукта.

Пищевая промышленность: шоколад
«Языковая текстура» шоколада напрямую зависит от размера частиц:
• <50 мкм – гладкая, кремовая текстура;
• >100 мкм – ощутимая зернистость.
Измерение в изопропаноле при 45 °C (для растворения жировой фазы) позволяет контролировать процесс измельчения и обеспечивать стабильность вкуса.

Молочная промышленность: гомогенизация
Размер жировых глобул в молоке определяет стабильность эмульсии:
• Негомогенизированное молоко: 0,6 - 10 мкм, медиана 3,1 мкм;
• Гомогенизированное молоко: 0,3 - 2,5 мкм, медиана 0,7 мкм.
Мониторинг распределения после гомогенизации позволяет гарантировать срок хранения и консистенцию продукта.

Литий-ионные батареи: анодные материалы
Для анодов из сферического графита размер и форма частиц влияют на ёмкость и срок службы:
• Shimadzu SALD-2300 измеряет распределение по размерам (медиана 10 - 22 мкм);
• iSpect DIA-10 оценивает круглость (0,927 - 0,972) и выявляет агломераты.
Комбинация методов позволяет контролировать качество как до, так и после нанесения углеродного покрытия.

Фармацевтика: инъекционные препараты
Размер частиц в суспензиях определяет способность проникать через капилляры:
• Частицы >10 мкм могут вызывать эмболию;
• Контроль агрегации белков в диапазоне 0,1 - 10 мкм критичен для безопасности.

Все модели анализаторов размера частиц

Shimadzu и Bettersize: сравнение подходов к анализу частиц

При выборе лазерного анализатора размера частиц важно учитывать не только технические характеристики, но и философию бренда.

Shimadzu
• Фокус на высокой точности и воспроизводимости: сенсор Wing Sensor с 78 элементами, фиолетовый лазер 405 нм;
• Валидация по стандартам: поддержка стандартных образцов JIS Z 8900-1, соответствие ISO 13320;
• Уникальные функции ПО: автоматический расчёт показателя преломления (LDR-метод), непрерывное измерение, работа с высококонцентрированными образцами (SALD-HC);
• Комплексные решения: комбинация Shimadzu SALD-2300 (размер) + iSpect DIA-10 (форма) для полной характеристики частиц.

Bettersize
• Фокус на соотношении цены и функционала: широкий модельный ряд от базовых до премиум-решений;
• Гибкость конфигураций: поддержка комбинированных методов (лазерная дифракция + динамический анализ изображений в одном приборе);
• Адаптация под локальные требования: русифицированное ПО, поддержка ГОСТ, оперативная сервисная поддержка в РФ;
• Масштабируемость: решения для небольших лабораторий и крупных производств.

Какой бренд выбрать?
• Если приоритет – максимальная точность и соответствие международным стандартам (фармацевтика, аккредитованные лаборатории), рекомендуем Shimadzu.
• Если важны гибкость бюджета и адаптация под локальные задачи (пищевая промышленность, косметика, НИИ), рассмотрите Bettersize.
Специалисты ПрофЛаб помогут подобрать оптимальное решение под ваши образцы, стандарты и инфраструктуру.