【応用】MS 20安定性分析計を用いた分散系粒子の平均粒径測定

【シナリオの概要】

微小粒子状物質はスケジュール生活と工業生産において広く応用されており、サイズの大きさと分布状況は工業プロセス、製品品質及びエネルギー消費と生産プロセスの安全性に直接関係している。そのため、微小粒子の粒径を正確かつ簡便に測定することが重要である。粒子径の測定は、化粧品、化学、製薬、または食品などの様々な応用分野にサービスすることができる。

北京オドリノ計器有限公司が代理している、ドイツ徳飛DataPhysicsインスツルメンツ社製MS 20（図1）は、多重光散乱原理に基づいて複数の分散系の安定性および時間と温度に関する不安定機構を評価するための総合的な特性評価装置である。分散系中の粒子の平均粒径を測定する簡単で迅速な方法を提供する。本文はMS 20安定性分析器を用いて2種類のポリスチレン粒子の平均粒径を測定することを紹介する。

【図】1】MS 20安定性分析計

測定原理：

MS 20安定性分析器は、多重光散乱の原理に基づいて1本の光を液体サンプルに取り込み、サンプル中の懸濁粒子はサンプルに入った光を複数回散乱させる（入射方向から外れて四方八方に散乱する）。この現象を多重光散乱と呼ぶ。入射光は試料に入ってから連続的に複数回散乱され、最終的に試料を射出する光の強度は光の波長、粒子濃度、粒子粒径、連続及び分散相の屈折率、吸収係数に依存する。多重光散乱技術は、分散系における粒子径の時間的変化、粒子移動速度、安定性指数などを含む分散系の安定性を検出することができる。この装置は固/液、液/液、気/液などの分散系に適している。

Stokes公式及びMS 20測定により算出された移動速度Vから平均粒径を算出することができる𝑑:

ここで、Δ𝜌粒子と液体の間の密度差である、

𝑔は重力加速度で、約9.81 m/s2；

𝜂液体の粘度です。

実験過程：

今回の実験では、異なる粒径を持つポリスチレン粒子2種類（PS 1とPS 2）を用いた（図2）。パッケージに記載されたPS 1及びPS 2粒子の粒径はそれぞれ20µm及び40µmである。懸濁液の溶媒は水であり、その密度及び粘度は室温でそれぞれ0.998 g/cm 3及び1.002 mPasである。体積率は5%である。

【図】2】

調製済みの20ミリリットルのポリスチレン懸濁液を試料管に注入し、実験条件を25°C下毎1分に1回測定し、継続的に測定する1時間です。測定領域は0ミリメートル（サンプル管底部）と56.5ミリメートル（サンプルチューブ上部）の間。

（図3）2種類のポリスチレン懸濁液の測定結果を提供した。

* その中トランスミッション代表透過光、バックスカッター後方散乱光を表し、

*横軸左から右代表サンプル管底部（位置0ミリメートル ）から上部（位置56.5ミリメートル ）；

*曲線の色コードは測定された時間を表し、赤色（第1回測定、t=0の値）から紫色（最後の測定、t=1時間）。各カーブは個別の測定値を表します。

【図3】

図3における透過パターンと後方散乱図がはっきりしている光強度の時間依存性と位置依存性の変化を示し、典型的な沈降過程を体現している。によってPS1粒子の粒径が小さく沈降速度が遅い，PS1の透過と後方散乱光の光強度の変化比PS2はるかに遅い。

【図4】PS 1懸濁液中の粒子の平均移動速度及び平均粒子径計算

利用MS20ソフトウェア内の対応する機能により、図のように2種類のサンプル粒子の移動速度を簡単に計算することができます。4を参照してください。PS1懸濁液中の粒子の平均移動速度は0.6262 mm/分（図4左）。さらにソフトウェア中のストークス法則計算機能に基づいて、対応する体積スコアなどのパラメータを入力し、ソフトウェア中の「計算」をクリックするだけで得られるPS1の平均粒径（図4右側）19.88ウムを選択します。PS2の平均粒径は39.54ウム（表1）。

（表1）

結論：

通過MS20測定するPS 1とPS 2の平均粒径はそれぞれ19.55µm和39.54µm、2つのサンプルの測定結果はほとんどメーカーが示した値と一致し、これは利用を実証したMS20平均粒径を測定することは正確で信頼性がある。

使用するMS20あんていせいぶんせき儀及びその搭載された多機能ソフトウェアは、サンプルの平均粒径を効率よく正確に測定することができます。それ以外にも、MS20測定サンプルの均一性も備えている一性、測定サンプルの層厚の時間変化、安定性指数の計算、分散系の不安定メカニズムの分析などの機能は、ファインケミカル、食品、医薬、農薬、石油、新エネルギーなどの多くの分野に広く応用できる。

当社サンプル測定サービスの提供、技術訓練など、お問い合わせください！