Concentration de particules analyse précise à l'aide de la diffusion dynamique de la lumière (DLS)

La concentration des particules, en plus de la taille des particules et du potentiel zêta, est souvent intéressante pour déterminer combien de particules sont dispersées dans un liquide ou combien de particules sont présentes par classe de taille. Cette information est très utile, par exemple, pour déterminer la fenêtre thérapeutique d'un médicament dans l'industrie pharmaceutique ou une indication de l'opacité dans les encres ou les peintures. Il ne s'agit là que de quelques exemples, de nombreuses autres applications existent.

Avec la série d'analyseurs de diffusion dynamique de la lumière (DLS) NANOTRAC de Microtrac, il est désormais possible non seulement de mesurer la taille des particules, le poids moléculaire et le potentiel zêta, mais aussi d'obtenir des informations supplémentaires sur la concentration des particules. Les différents modèles de la série Nanotrac sont présentés dans l'image ci-dessous.

Diffusion dynamique de la lumière - analyse de la taille des particules et du potentiel zêta

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Comment la concentration en particules est-elle déterminée ?

La conception optique unique de la série Nanotrac avec la méthode de référence hétérodyne auto-amplifiée à 180° offre un rapport signal/bruit 106 fois supérieur à celui des instruments PCS. Une transformée de Fourier rapide du signal amplifié par le laser réfléchi produit un spectre de puissance de fréquence linéaire, qui est converti en un spectre de puissance logarithmique. Ce spectre de puissance et l'indice de charge (LI) qui en résulte permettent d'obtenir des informations supplémentaires sur la concentration de particules. Le spectre de puissance est illustré dans la figure. L'indice de charge est la somme des amplitudes de tous les canaux de fréquence logarithmique et dépend de la concentration de particules. Peu de particules présentent un indice de charge faible, alors qu'une concentration élevée se traduit par un indice de charge élevé. Pour calculer la concentration de particules, il faut sélectionner l'analyse « Mode » dans le SOP (Standard Operation Procedure). Cette méthode d'analyse permet de diviser le spectre de puissance en différents modes. Ainsi, un indice de charge peut être calculé à partir de chaque mode individuel en interne et attribué à des fractions individuelles. De cette manière, la concentration des différentes fractions de particules peut également être déterminée. La classification des modes et l'affectation aux fractions de particules s'effectuent de manière entièrement automatique. Selon la représentation de la taille des particules sélectionnée, la concentration est affichée en centimètres cubes par millilitre (cc/ml), ce qui est le cas pour une représentation de la taille pondérée en fonction de l'intensité ou du volume. Pour une représentation de la taille basée sur les nombres, la concentration est indiquée en nombre de particules par millilitre (N/ml).

Mesure et calcul de la concentration avec la série Nanotrac - Image 2 — Spectre de puissance et indice de charge d'une dispersion bimodale de particules.

Concentration de particules Exemples d´applications

À titre d'exemple de la mesure décrite de la concentration de particules, la distribution de la taille des particules d'un mélange composé de particules de 30 nm et de 200 nm est illustrée ci-dessous. Le graphique montre les données et la distribution de taille du tracé basé sur l'intensité.

Mesure et calcul de la concentration avec la série Nanotrac - Image 3

_{Distribution de taille dans la représentation pondérée en intensité de particules de latex de 30 et 200 nm.}

Cette illustration montre la distribution de la taille des particules pondérée par le nombre, qui peut être calculée à partir du tracé basé sur l'intensité présenté dans la figure précédente. La concentration des particules de 200 nm est toujours indiquée dans la distribution en nombre, bien que le pourcentage du nombre total soit si faible qu'il n'est plus visible dans la courbe de distribution.

Mesure et calcul de la concentration avec la série Nanotrac - Image 4

_{Distribution de la taille en représentation pondérée du nombre de particules de latex de 30 et 200 nm.}

La détermination de la concentration des particules fonctionne pour les distributions de taille monomodales ou multimodales. Cette illustration montre un exemple d'échantillon trimodal dans la représentation de la taille pondérée par l'intensité. Il se compose de trois fractions de 26 nm, 216 nm et 1,8 µm. La concentration de la fraction de 200 nm reste constante avec 1,39∙10-4 cc/ml et 1,34∙10-4 cc/ml, car seul un étalon de 2 µm a été ajouté au premier échantillon bimodal. La concentration de la fraction de 30 nm reste également constante avec 1,01∙10-2 cc/ml et 1,10∙10-2 cc/ml.

Mesure et calcul de la concentration avec la série Nanotrac - Image 5

_{Distribution de taille et concentration d'un échantillon trimodal composé de fractions de 26 nm, 216 nm et 1,8 µm. Le tracé représenté est le tracé pondéré en fonction de l'intensité.}

Ces graphiques montrent la concentration de particules et la distribution de la taille en intensité et en nombre d'un étalon de 100 nm dans l'exemple le plus simple.

Mesure et calcul de la concentration avec la série Nanotrac - Image 6 — Représentation de l'intensité et de la taille pondérée par le nombre d'un étalon de 100 nm.

Résumé

Avec la série Nanotrac, en plus de l'analyse de la taille des particules, la concentration en particules d'une dispersion ou d'une émulsion peut être calculée à partir de la même série de mesures, ce qui fournit des informations supplémentaires sur l'échantillon, utiles pour de nombreuses applications. Ceci est possible grâce à la conception optique unique et à l'utilisation du spectre de puissance par une Transformation de Fourier Rapide (FFT).

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Diffusion Dynamique Lumière Laser - Analyseur de particules

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