Description
Le granulomètre laser analyseur de nanoparticules
Bettersize BeNano 90 Zeta
1) Le système optique du BeNano 90 Zeta
2) La diffusion dynamique de la lumière
La diffusion dynamique de la lumière (DLS), également connue sous le nom de spectroscopie de corrélation de photons (PCS) ou diffusion quasi-élastique de la lumière (QELS), est une technologie utilisée pour détecter les fluctuations des intensités de diffusion causées par le mouvement brownien des particules. .
Dans le dispersant, les particules plus petites se déplacent plus rapidement, tandis que les particules plus grosses se déplacent plus lentement. Un détecteur à photodiode à avalanche (APD) aligné à 90° recueille les intensités de diffusion des particules et les enregistre dans le temps. La fluctuation dépendante du temps est convertie en une fonction de corrélation à l’aide du corrélateur. En appliquant un algorithme mathématique, le coefficient de diffusion D est ainsi obtenu. Le diamètre hydrodynamique DH et sa distribution sont calculés par l’équation de Stokes-Einstein.
– Pour les petites particules
Le BeNano 90 Zeta est équipé d’un laser à semi-conducteurs de 50 mW, d’un détecteur APD haute sensibilité, de fibres monomodes et d’un corrélateur multimode haute vitesse, qui offre une sensibilité sans précédent et une mesure précise pour des particules extrêmement petites avec des vitesses de diffusion rapides. Même pour les molécules inférieures à 1 nm telles que la vitamine B1 (comme illustré à droite), dans des conditions très diluées de 5 % en poids, le BeNano 90 Zeta peut détecter efficacement son intensité de diffusion et ses signaux de désintégration rapide pour obtenir la taille et la distribution granulométrique des particules. .
– Pour les grosses particules
Les grosses particules diffusent lentement et sont susceptibles de sédimenter. L’application de la technologie DLS aux grosses particules nécessite un réglage intelligent de l’intensité de diffusion et garantit un temps de corrélation suffisant pour la décroissance lente. Le système de détection très efficace du BeNano 90 Zeta peut offrir un temps de corrélation suffisant pour un calcul précis des signaux de décroissance lente. La figure suivante est le résultat de la mesure d’un latex de polystyrène de 5 μm.
– Résolution
La résolution de la technologie DLS dépend de l’algorithme. Habituellement, pour deux composants à distribution étroite avec une différence de taille supérieure à 3:1, l’algorithme discerne deux pics individuels en ajustant la résolution à un niveau supérieur. Le BeNano 90 Zeta fournit plusieurs algorithmes avec différentes résolutions pour répondre aux exigences de haute résolution de nombreuses applications. La figure suivante est le résultat d’un mélange de latex de 60 nm et de 200 nm.
– Répétabilité
Le système optique BeNano 90 Zeta est robuste et stable. Il dispose d’un réglage automatique de l’intensité et d’un système de jugement intelligent du signal pour assurer une stabilité et une répétabilité élevées des mesures. La figure suivante montre la répétabilité de la mesure du latex de polystyrène 60 nm. Comme indiqué, le système offre une excellente répétabilité avec un écart type relatif inférieur à 1 %.
3) La diffusion électrophorétique de la lumière
Les particules électrophorétiques diffusant la lumière (ELS) transportent généralement des charges à la surface dans les systèmes aqueux, entourées de contre-ions qui forment une couche Stern fermement interne et une couche de cisaillement externe. Le potentiel zêta est le potentiel électrique à l’interface de la couche de cisaillement. Les systèmes de suspension avec des potentiels zêta plus élevés ont tendance à être plus stables et moins susceptibles de former des agrégats.
La diffusion électrophorétique de la lumière (ELS) est une technologie de mesure de la mobilité électrophorétique via les décalages Doppler de la lumière diffusée. Lorsqu’une lumière incidente éclaire des particules dispersées qui sont soumises à un champ électrique appliqué, la fréquence de la lumière diffusée des particules sera différente de la lumière incidente en raison de l’effet Doppler. Le décalage de fréquence est mesuré et converti pour fournir la mobilité électrophorétique et donc le potentiel zêta d’un échantillon par l’équation de Henry.
– Stabilité de diffusion électrophorétique de la lumière des particules
Le potentiel zêta est un indicateur clé de la stabilité du système de particules. Avec un potentiel zêta élevé, la force répulsive entre les particules est forte et le système a tendance à être stable. Alternativement, avec un faible potentiel zêta, la force de répulsion entre les particules est faible, les particules sont faciles à agglomérer ou à floculer et la stabilité du système est médiocre. Les principaux facteurs affectant le potentiel zêta comprennent le pH du dispersant, la force ionique (concentration en sel) et la concentration des additifs à petites molécules.
Le pH du dispersant est l’un des facteurs importants affectant le potentiel zêta des particules. Habituellement, à un pH inférieur, les particules ont tendance à être chargées plus positivement, et à un pH plus élevé, elles ont tendance à être chargées plus négativement. Il convient de noter que même des particules ayant la même composition chimique peuvent avoir des potentiels zêta différents dans le même environnement dispersant, si la source d’échantillon est différente.
La force ionique du dispersant est également l’un des facteurs importants affectant le potentiel zêta des particules. En général, une force ionique plus élevée se traduira par un effet de blindage plus fort, ce qui signifie que la valeur absolue du potentiel zêta de la particule est plus proche de zéro, et une plus petite mobilité électrophorétique de la particule dans le champ électrique. Il convient de noter que certains ions peuvent être spécifiquement adsorbés à la surface des particules, ce qui augmentera en outre la quantité de charge distribuée à la surface des particules.
4) La diffusion statique de la lumière
La diffusion statique de la lumière (SLS) est une technologie qui mesure les intensités de diffusion de l’échantillon, le poids moléculaire moyen en poids (Mw) et le second coefficient du viriel A2 via l’équation de Rayleigh :
où C est la concentration de l’échantillon, θ est l’angle de détection, Rθ est le rapport de Rayleigh utilisé pour caractériser le rapport d’intensité entre la lumière diffusée et la lumière incidente à l’angle θ, Mw est le poids moléculaire moyen en poids de l’échantillon, A2 est la seconde coefficient du viriel, et K est une constante liée à (dn/dc)2.
Pendant les mesures de poids moléculaire, les intensités de diffusion de l’échantillon à différentes concentrations sont détectées. En utilisant l’intensité de diffusion et le rapport de Rayleigh d’un standard connu (tel que le toluène), les rapports de Rayleigh d’échantillons à différentes concentrations sont calculés et tracés dans un graphique de Debye. Le poids moléculaire et le deuxième coefficient du viriel sont ensuite obtenus par l’interception et la pente de la régression linéaire du diagramme de Debye.
– Interactions entre particules
En utilisant des paramètres quantifiables tels que A2, le potentiel zêta et kD, les utilisateurs peuvent accéder à des informations précises et comparables concernant les forces intermoléculaires des particules.
5) Caractéristiques du BeNano 90 Zêta
Les principes fondamentaux du BeNano 90 Zeta
Notes d’information
