Die Partikelgrößenverteilung (PSD) ist ein kritischer Parameter in verschiedenen Industriezweigen, darunter Pharmazeutika, Kosmetika, Lebensmittel und Materialwissenschaften.Die Messung der PSD beinhaltet die Bestimmung des Bereichs der in einer Probe vorhandenen Partikelgrößen und ihrer relativen Anteile.Es gibt mehrere Methoden, die jeweils für bestimmte Partikelgrößenbereiche, Probentypen und Messziele geeignet sind.Zu den gängigen Verfahren gehören die Siebanalyse, die direkte Bildanalyse, die statische Lichtstreuung (SLS oder Laserbeugung), die dynamische Lichtstreuung (DLS), der Coulter-Zähler und die Nanopartikelverfolgungsanalyse (NTA).Die Wahl der Methode hängt von Faktoren wie dem erwarteten Partikelgrößenbereich, den Materialeigenschaften sowie der erforderlichen Genauigkeit und Auflösung der Messung ab.
Die wichtigsten Punkte erklärt:
-
Siebanalyse:
- Beschreibung:Die Siebanalyse ist eine traditionelle und weit verbreitete Methode zur Messung der Partikelgrößenverteilung, insbesondere bei festen Partikeln.Dabei wird eine Probe durch eine Reihe von Sieben mit immer kleineren Maschenweiten gesiebt.
- Bereich der Partikelgröße:Geeignet für Partikel mit einer Größe von 125 mm bis hinunter zu 20 μm.
- Vorteile:Einfach, kosteneffektiv und erfordert keine hochentwickelte Ausrüstung.
- Beschränkungen:Begrenzt auf trockene, frei fließende Pulver und kann keine Partikel kleiner als 20 μm messen.
- Anwendungen:Wird häufig in Branchen wie Bauwesen, Bergbau und Landwirtschaft eingesetzt.
-
Direkte Bildanalyse:
- Beschreibung:Bei dieser Methode werden Bilder von Partikeln mit Hilfe von Mikroskopie oder digitalen Bildgebungsverfahren aufgenommen.Die Bilder werden dann analysiert, um Größe und Form der Partikel zu bestimmen.
- Typen:Kann statisch (Aufnahme von Standbildern) oder dynamisch (Aufnahme von Partikeln in Bewegung) sein.
- Vorteile:Liefert detaillierte Informationen über die Morphologie und Größenverteilung der Partikel.
- Beschränkungen:Zeitaufwendig und erfordert Probenvorbereitung.Möglicherweise nicht geeignet für sehr kleine Partikel oder Analysen mit hohem Durchsatz.
- Anwendungen:Wird in der Forschung und Qualitätskontrolle eingesetzt, wo eine detaillierte Charakterisierung der Partikel erforderlich ist.
-
Statische Lichtstreuung (SLS) / Laserbeugung (LD):
- Beschreibung:SLS, auch bekannt als Laserbeugung, misst das Streuungsmuster eines Laserstrahls beim Durchgang durch eine Partikeldispersion.Das Streuungsmuster wird zur Berechnung der Partikelgrößenverteilung verwendet.
- Partikelgrößenbereich:Misst in der Regel Partikel von 0,1 μm bis zu mehreren Millimetern.
- Vorteile:Schnell, genau und für eine breite Palette von Partikelgrößen geeignet.Kann sowohl für nasse als auch für trockene Proben verwendet werden.
- Beschränkungen:Es wird von kugelförmigen Partikeln ausgegangen, was bei nicht kugelförmigen Partikeln nicht immer zutreffend sein kann.
- Anwendungen:Weit verbreitet in der pharmazeutischen, Lebensmittel- und chemischen Industrie.
-
Dynamische Lichtstreuung (DLS):
- Beschreibung:DLS misst die Schwankungen im Streulicht, die durch die Brownsche Bewegung von Partikeln in einer Suspension verursacht werden.Die Intensitätsschwankungen werden analysiert, um die Partikelgröße zu bestimmen.
- Bereich der Partikelgröße:Am besten geeignet für Nanopartikel und Partikel im Submikronbereich (typischerweise 1 nm bis 1 μm).
- Vorteile:Sehr empfindlich für kleine Partikel und kann Partikel in flüssigen Suspensionen messen.
- Beschränkungen:Erfordert eine stabile Suspension und ist weniger effektiv für polydisperse Proben oder große Partikel.
- Anwendungen:Wird häufig in der Biotechnologie, Nanotechnologie und Kolloidwissenschaft verwendet.
-
Coulter-Zähler:
- Beschreibung:Der Coulter-Zähler misst die Partikelgröße, indem er Änderungen des elektrischen Widerstands feststellt, wenn die Partikel eine kleine Öffnung passieren.Jedes Teilchen verdrängt ein Volumen an Elektrolyt, was zu einer messbaren Veränderung des Widerstands führt.
- Bereich der Partikelgröße:Misst in der Regel Partikel von 0,4 μm bis 1200 μm.
- Vorteile:Liefert genaue und reproduzierbare Ergebnisse.Kann sowohl feste Partikel als auch Zellen messen.
- Beschränkungen:Erfordert, dass die Partikel in einer Elektrolytlösung suspendiert sind.Begrenzt auf Partikel, die die Öffnung passieren können.
- Anwendungen:Einsatz in der medizinischen Diagnostik, Qualitätskontrolle und Forschung.
-
Nanopartikel-Tracking-Analyse (NTA):
- Beschreibung:NTA verfolgt die Bewegung einzelner Nanopartikel in einer Suspension mithilfe von Laserlichtstreuung und Videomikroskopie.Die Brownsche Bewegung der Partikel wird analysiert, um die Partikelgrößenverteilung zu bestimmen.
- Partikelgrößenbereich:Geeignet für Nanopartikel und kleine Partikel (typischerweise 10 nm bis 1 μm).
- Vorteile:Liefert hochauflösende Daten zur Größenverteilung und kann Proben mit geringer Konzentration messen.
- Beschränkungen:Erfordert eine stabile Suspension und ist weniger effektiv für polydisperse Proben oder große Partikel.
- Anwendungen:Wird in der Nanotechnologie, der Arzneimittelverabreichung und der Umweltwissenschaft verwendet.
Zusammenfassung der Methodenauswahl:
- Siebanalyse:Am besten geeignet für große, trockene Partikel (125 mm bis 20 μm).
- Direkte Bildanalyse:Ideal für die detaillierte morphologische Analyse von Partikeln.
- Statische Lichtstreuung (SLS/LD):Geeignet für ein breites Spektrum von Partikelgrößen (0,1 μm bis mehrere Millimeter) und sowohl für nasse als auch für trockene Proben.
- Dynamische Lichtstreuung (DLS):Am besten geeignet für Nanopartikel und Submikronpartikel (1 nm bis 1 μm).
- Coulter-Zähler:Wirksam für Partikel im Bereich von 0,4 μm bis 1200 μm, insbesondere in Suspensionen.
- Nanopartikel-Tracking-Analyse (NTA):Hochauflösende Analyse von Nanopartikeln (10 nm bis 1 μm).
Schlussfolgerung:
Die Wahl der Methode zur Messung der Partikelgrößenverteilung hängt von den spezifischen Anforderungen der Probe sowie von der gewünschten Genauigkeit und Auflösung ab.Die Siebanalyse ist eine traditionelle und kostengünstige Methode für größere Partikel, während Techniken wie die Laserbeugung, die dynamische Lichtstreuung und die Nanopartikelverfolgungsanalyse erweiterte Möglichkeiten für kleinere Partikel und eine detailliertere Analyse bieten.Das Verständnis der Stärken und Grenzen der einzelnen Methoden ist entscheidend für die Auswahl der am besten geeigneten Technik für eine bestimmte Anwendung.
Zusammenfassende Tabelle:
| Methode | Partikelgrößenbereich | Vorteile | Beschränkungen | Anwendungen |
|---|---|---|---|---|
| Siebanalyse | 125 mm bis 20 μm | Einfach, kostengünstig, keine anspruchsvolle Ausrüstung erforderlich | Begrenzt auf trockene, frei fließende Pulver; kann keine Partikel < 20 μm messen | Bauwesen, Bergbau, Landwirtschaft |
| Direkte Bildanalyse | Variiert | Detaillierte Partikelmorphologie und Größenverteilung | Zeitaufwändig, erfordert Probenvorbereitung; nicht ideal für sehr kleine Partikel | Forschung, Qualitätskontrolle |
| Statische Lichtstreuung (SLS/LD) | 0,1 μm bis mehrere mm | Schnell, genau, geeignet für nasse und trockene Proben | Setzt kugelförmige Partikel voraus; weniger genau für nicht kugelförmige Partikel | Pharmazeutika, Lebensmittel, chemische Industrie |
| Dynamische Lichtstreuung (DLS) | 1 nm bis 1 μm | Sehr empfindlich für kleine Partikel; funktioniert in flüssigen Suspensionen | Erfordert eine stabile Suspension; weniger effektiv für polydisperse oder große Partikel | Biotechnologie, Nanotechnologie, kolloidale Wissenschaft |
| Coulter-Zähler | 0,4 μm bis 1200 μm | Präzise, reproduzierbar; misst Feststoffpartikel und Zellen | Erfordert Elektrolytlösung; beschränkt auf Partikel, die durch die Öffnung passen | Medizinische Diagnostik, Qualitätskontrolle, Forschung |
| Analyse der Verfolgung von Nanopartikeln (NTA) | 10 nm bis 1 μm | Hochauflösende Größenverteilung; funktioniert mit Proben geringer Konzentration | Erfordert stabile Suspension; weniger effektiv für polydisperse oder große Partikel | Nanotechnologie, Arzneimittelverabreichung, Umweltwissenschaften |
Benötigen Sie Hilfe bei der Auswahl der richtigen Methode zur Partikelgrößenanalyse? Kontaktieren Sie noch heute unsere Experten für maßgeschneiderte Lösungen!
