Технология DIA в деталях: как динамический анализ изображений фиксирует форму, размер и распределение частиц без контакта с образцом.
Динамический анализ изображений (DIA): измерение формы и размера частиц в реальном времени
Вы узнаете:
- Что такое динамический анализ изображений и как он работает
- Какие параметры частиц измеряет DIA: размер, форма, концентрация
- Технические преимущества iSpect DIA-10: оптика, скорость, точность
- Практические применения: от литий-ионных батарей до лакокрасочных материалов
- DIA vs лазерная дифракция: когда какой метод выбирать
Что такое динамический анализ изображений и как он работает
Динамический анализ изображений (DIA) – метод измерения размера и формы частиц в потоке жидкости с высокоскоростной цифровой съёмкой. В отличие от лазерной дифракции, которая рассчитывает распределение по усреднённым оптическим сигналам, DIA фиксирует изображение каждой частицы и вычисляет параметры индивидуально.
Принцип работы:
• Суспензия частиц прокачивается через оптическую ячейку с коротким световым путём (120 мкм);
• Частицы освещаются импульсным источником света и фиксируются высокоскоростной камерой (8 кадров/с);
• ПО автоматически сегментирует изображения, выделяя контуры частиц;
• Для каждой частицы рассчитываются геометрические параметры: эквивалентный диаметр, периметр, круглость, аспектное отношение;
• Результаты агрегируются в распределения по размеру, форме и числовой концентрации.
Ключевые особенности метода:
• Бесконтактное измерение – частицы не деформируются и не агломерируются в процессе;
• Визуальная верификация – каждое измерение сопровождается изображением частицы;
• Числовая концентрация – возможность подсчёта частиц/мл с коэффициентом вариации ≤5%;
• Работа с окрашенными жидкостями – короткий оптический путь позволяет анализировать образцы в тёмных или цветных средах.
Каталог анализаторов размера частиц в ПрофЛаб
Какие параметры частиц измеряет DIA: размер, форма, концентрация
Системы динамического анализа изображений, такие как Shimadzu iSpect DIA-10, предоставляют комплексную характеристику частиц по трём группам параметров:
| Группа параметров | Измеряемые величины | Практическое значение |
|---|---|---|
| Размер |
• Эквивалентный диаметр по площади (Area Circle Equivalent) • Эквивалентный диаметр по периметру (Perimeter Equivalent) • Максимальная длина (Max Length) • Диаметры Ферета (вертикальный/горизонтальный) • Периметр частицы |
Оценка гранулометрического состава, контроль процессов измельчения, соответствие спецификациям |
| Форма |
• Круглость (Circularity = 4π·Area/Perimeter²) • Аспектное отношение (Aspect Ratio = Max Length / Min Length) • Прямоугольник описания (Bounding Rectangle) |
Оценка сыпучести порошков, прогноз поведения при уплотнении, контроль качества сферических частиц |
| Концентрация и качество |
• Числовая концентрация (частиц/мл) • Выявление инородных включений • Обнаружение агломератов |
Контроль чистоты сырья, мониторинг агрегации, обеспечение стабильности суспензий |
Пример: при анализе анодных материалов для литий-ионных батарей круглость 0,927 - 0,972 указывает на высокую сферичность графита, что обеспечивает оптимальную упаковку и ёмкость. Отклонения от этого диапазона могут сигнализировать о дефектах синтеза или агломерации после нанесения покрытия.
Технические преимущества iSpect DIA-10: оптика, скорость, точность
Shimadzu iSpect DIA-10 – система динамического анализа изображений, разработанная для комплексной характеристики частиц в диапазоне 5 - 100 мкм.
Ключевые технические характеристики:
• Оптическая ячейка: световой путь 120 мкм – позволяет получать чёткие изображения даже в окрашенных или мутных жидкостях (например, латексные частицы в чёрной среде);
• Скорость съёмки: 8 кадров/с с эффективностью захвата изображений 97% – минимизация пропуска частиц;
• Точность концентрации: коэффициент вариации (CV) ≤5% при измерении стандартных образцов;
• Минимальный объём пробы: 50 - 1000 мкл, расход при измерении ~50 мкл;
• Автоматическая бинаризация: пороговое значение 110 (настраиваемое) для надёжного выделения контуров;
• Материалы смачиваемых частей: PEEK, фторопласт, кварц – совместимость с органическими растворителями и агрессивными средами.
Программное обеспечение:
• Визуализация частиц в реальном времени с возможностью сохранения отдельных изображений;
• Гистограммы, скаграммы (размер vs форма), кумулятивные распределения;
• Статистическая обработка: среднее, стандартное отклонение, медиана, мода, пользовательские процентили;
• Фильтрация по областям интереса (ROI) для анализа подмножества частиц;
• Экспорт данных в форматы, совместимые с LIMS и системами отчётности.
Уникальная возможность: сочетание DIA с лазерной дифракцией (например, iSpect DIA-10 + SALD-2300) позволяет получить полную характеристику: распределение по объёму (от LD) + распределение по числу и форме (от DIA).
Практические применения: от литий-ионных батарей до лакокрасочных материалов
Литий-ионные батареи: контроль качества анодных материалов
Сферический графит с круглостью 0,927 - 0,972 обеспечивает оптимальную упаковку частиц и высокую ёмкость. После нанесения углеродного покрытия может происходить агломерация, которую сложно выявить лазерной дифракцией. iSpect DIA-10 позволяет:
• Визуально обнаружить агломераты на изображениях;
• Количественно оценить долю частиц с низкой круглостью;
• Коррелировать форму с электрохимическими характеристиками батареи.
Лакокрасочные материалы: обнаружение инородных включений
Даже единичные крупные частицы или загрязнения могут ухудшить качество покрытия. Короткий оптический путь (120 мкм) iSpect DIA-10 позволяет:
• Получать чёткие изображения частиц в окрашенных жидкостях (чёрный, жёлтый, циан);
• Автоматически выделять частицы, выходящие за пределы заданного диапазона;
• Снижать расход растворителей за счёт измерения без сильного разбавления.
Фармацевтика: контроль формы и агрегации
Форма частиц влияет на сыпучесть, уплотняемость и растворимость порошков. DIA позволяет:
• Отличать первичные частицы от агломератов по форме и размеру;
• Мониторить процессы агрегации в реальном времени;
• Обеспечивать соответствие требованиям USP и фармакопей.
Нанотехнологии: числовая концентрация
Для наночастиц важна не только размерная характеристика, но и количество частиц в единице объёма. DIA с калибровкой по стандартным образцам позволяет измерять числовую концентрацию с высокой точностью, что критично для:
• Биоимиджинга (золотые наночастицы);
• Катализаторов;
• Нанокомпозитов.
Все модели анализаторов с функцией DIA
DIA vs лазерная дифракция: когда какой метод выбирать
Оба метода имеют свои сильные стороны. Выбор зависит от задачи:
| Критерий | Лазерная дифракция (LD) | Динамический анализ изображений (DIA) |
|---|---|---|
| Диапазон измерений | 17 нм - 2500 мкм (SALD-2300) | 5 - 100 мкм (iSpect DIA-10) |
| Тип распределения | По объёму/массе | По числу частиц |
| Информация о форме | Косвенная (через модель) | Прямая (изображение каждой частицы) |
| Выявление агломератов | Через raw-данные | Визуально + количественно |
| Числовая концентрация | Нет | Да (с точностью ≤5% CV) |
| Работа с окрашенными образцами | Ограничена | Да (короткий оптический путь) |
| Рекомендуемые задачи | Рутинный контроль, широкий диапазон, соответствие стандартам | Исследование формы, выявление загрязнений, числовая концентрация |
Оптимальное решение: для комплексной характеристики частиц рекомендуется комбинация методов. Например, SALD-2300 (LD) + iSpect DIA-10 (DIA) обеспечивают:
• Распределение по объёму в диапазоне 17 нм - 2500 мкм;
• Детальную характеристику формы и концентрации в диапазоне 5 - 100 мкм;
• Визуальную верификацию результатов и выявление артефактов.
Специалисты ПрофЛаб помогут подобрать оптимальную конфигурацию под ваши образцы, стандарты и инфраструктуру.
Часто задаваемые вопросы о динамическом анализе изображений
Динамический анализ изображений (DIA) – метод измерения размера и формы частиц в потоке жидкости с высокоскоростной съёмкой. Частицы проходят через оптическую ячейку с коротким световым путём (120 мкм), камера фиксирует изображения с частотой 8 кадров/с, а ПО автоматически вычисляет параметры: эквивалентный диаметр, круглость, аспектное отношение. Метод бесконтактный, не требует разбавления и позволяет измерять числовую концентрацию частиц с коэффициентом вариации ≤5%.
Системы динамического анализа изображений, такие как Shimadzu iSpect DIA-10, измеряют: размер (эквивалентный диаметр по площади, по периметру, максимальная длина, диаметры Ферета), форму (круглость, аспектное отношение, прямоугольник описания), числовую концентрацию (частиц/мл), а также выявляют инородные включения и агломераты. Все параметры рассчитываются автоматически для каждой зафиксированной частицы.
DIA предоставляет визуальную информацию о каждой частице, что позволяет оценивать форму, выявлять агломераты и загрязнения, измерять числовую концентрацию. Лазерная дифракция даёт усреднённое распределение по объёму в широком диапазоне (до 2500 мкм), но не различает форму. Комбинация методов (например, SALD-2300 + iSpect DIA-10) обеспечивает полную характеристику: размер + форма + концентрация.
DIA наиболее эффективен для: контроля качества анодных материалов литий-ионных батарей (выявление агломератов после покрытия), обнаружения инородных включений в лакокрасочных материалах, анализа формы фармацевтических порошков, оценки числовой концентрации наночастиц, исследования процессов агрегации. Метод особенно ценен, когда форма частиц влияет на функциональность продукта.
Динамический анализ изображений: точность, визуализация, поддержка ПрофЛаб
Правильно подобранный анализатор с функцией динамического анализа изображений – основа достоверной характеристики частиц и эффективности работы лаборатории. Бесконтактное измерение, визуальная верификация, оценка формы и числовой концентрации исключают влияние человеческого фактора, снижают риски ошибок и гарантируют соответствие требованиям регуляторных органов.
Почему нам доверяют оснащение лабораторий анализаторами с функцией DIA?
20 +
3 в 1
10 +
100%
1000 +
100 +
Для консультации по подбору анализатора с функцией динамического анализа изображений под тип образцов, требуемые параметры и стандарты, а также расчёту итоговой стоимости оставьте заявку через форму на сайте или свяжитесь с нами любым удобным способом:
8 (800) 100-98-81
Бесплатный звонок по России
info@proflabspb.ru
Напишите нам в любое время
Наши специалисты помогут подобрать систему динамического анализа изображений с учётом типа образцов, требуемой точности, стандартов качества и инфраструктуры лаборатории, обеспечат пусконаладочные работы, обучение персонала, валидацию методик и техническое сопровождение по всей России.
