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五大优势!Hydro Insight 与 MS3000 联用

发布时间:2021-12-10      点击次数:419

新一代MS3000附件——Hydro Insight 实时动态成像分析仪

 

1126日,马尔文帕纳科的实时动态图像分析仪Hydro Insight,作为MS3000激光粒度仪的全新附件在线发布。

发布会在为用户揭示粒形分析对研究材料性能的重要性的同时,也展示了Hydro Insight MS3000联用的实际测量结果,可以看到一次测量既可获得颗粒的粒度、粒度分布结果,同时也可以得到颗粒图像以及与形状相关的定量数据。

而这些具体数据可以为客户解决什么问题,又有什么是选择Hydro Insight动态图像分析附件的理由呢?本文将详述此款图像附件为客户带来的五大优势。

 

一、对材料的性能有更深入的了解

首先,动态成像的形状数据与激光衍射的粒度分布相结合,您将会获得所测材料更深入的信息,了解到为什么材料会有如此表现。

激光衍射技术迅速成为众多行业粒度检测的标准,正是由于它具有多项优势,例如它可以在几分钟内完成加样、测量并输出结果;且加样测量更为简单,运行SOP,保证了高水平的重现性;几十纳米到毫米的超宽的动态范围,单次测试就能覆盖五个数量级。

如下图所示,激光衍射法是通过测量颗粒的散射光强的角度变化来确定粒度分布,由于它是一种统计技术,每次测量都会对大量粒子进行采样,从而获得出色的重现性。

  

正如像大多数粒度测试技术一样,真实颗粒的复杂几何形状被简化为等效圆球。因为各种技术原理不同,所以转换得到的等效球也会有差异。下图中所示为常用的粒度测试方法的等效球示意图。

  

添加Hydro Insight实时动态成像附件,与 Mastersizer 3000 一起联用,可在激光衍射测量的同时为您提供颗粒的实时图像,包括单个颗粒或整个分散体系。这些图像信息有助于将激光衍射和其他技术的结果进行比较。

  

此外,Hydro Insight附件还可以为您提供与颗粒形状相关的定量数据。

除了激光衍射测量的粒度分布数据外,还能给出 31 个与尺寸和形状相关的指标,例如圆形度、椭圆度、透明度、平均直径和宽长比等。这能帮助您了解粒度和形状如何影响您的材料,这样您就可以深入研究为什么您的材料会显示出各种不同的性能。

例如粉末加工时,粒形的差异将会影响粉末的流动性和共混性能、凝聚和结块的形成,以及压片和压实行为。

在制药领域,粒形还将影响产品最终性能,例如吸入给药、溶出行为和生物利用度,以及研磨效率。

将动态图像的高分辨率和激光衍射的宽动态范围相结合,让您更全面地了解材料, 同时也更好地了解材料测量技术。

 

二、优化方法开发

在开发激光衍射测试方法时查看分散状态——可以为客户节省宝贵的方法开发时间。

实现最佳分散条件是激光衍射测量的关键。否则,就不确定您是在测量单个颗粒还是团聚体。理想情况下,为了找到稳定且可重现的分散状态,可以通过多种手段在湿法测试中实现,例如使用表面活性剂、机械搅拌或超声。这通常需要反复试验,例如改变分散剂的浓度或类型,调节机械搅拌速度以获得稳定的粒度结果。手动显微镜等技术也常用于证明激光衍射测试的分散状态、光学参数是否正确。

  

正如上图所示,Hydro Insight 的优势在于,能让您实时观察颗粒分散的图像,这意味着您可以查看样品中是否存在团聚物,并确定正确的表面活性剂用量、搅拌速度、或将团聚体分散成单个颗粒所需的超声。此外,由于成像和激光衍射测量是同时进行的,您可以直接将您的粒度分布数据与分散体系和单个颗粒或团聚体的图像进行关联和比较。

 

三、让您对产品质量更有信心

将大颗粒动态成像的高分辨率与激光衍射的宽动态范围相结合,让您对材料的性能更加胸有成竹。

如果您要制造高质量的材料,例如分散体或粉末,仅仅几个颗粒就可能产生很大的不同。例如,少量过大的颗粒会堵塞喷嘴或打印头,导致涂层出现缺陷。在制造金属零部件或电池时,大尺寸杂质会导致严重的零部件或产品故障。

激光衍射是一项很好的技术,通过其宽广的动态范围为您提 供整体分布,但它归根到底是一种统计技术。这意味着结果是基于整个样本的统计值,而不是单个颗粒。因此,如果您的样品是较小的颗粒,但混有非常少量 (1-1000 ppm) 的大颗粒,激光衍射将很难检测到它们。

  

与激光衍射不同,Hydro Insight 动态图像分析仪对单个颗粒进行成像并提供基于数量的粒度分布,因此对极少量的超大颗粒也很敏感。它还能给出每个粒子单独的图像,您甚至可以看清这些颗粒的外观。

此外,不仅仅是超大颗粒,形状不规则的异常颗粒或污染物也可能导致问题。通过 Hydro Insight 提供的例如球形度、椭圆度和长宽比等形状信息,您可以识别出与主体颗粒形貌差异大的颗粒。

因此,将 Hydro Insight 与您的 Mastersizer 3000 联用,可为您提供两全其美的优势—— 动态成像的高分辨率和激光衍射的宽动态范围——全面保障您的粉末材料的质量。

 

四、快速排除异常结果

借助颗粒图像,对不符合您预期的粒度分布结果进行故障排除。

如果样品制备得当并且测量得当,激光衍射是一种简单、快速且可重复的技术。但事情并不总是按计划进行。您可能已经开发出一种方法,该方法已被证明可以得到准确且一致的结果, 但偶尔在测试结果中出现了意外的粒径峰。

这是否意味着您正在 测试的这批材料“不合格”,还是只是测量失误?

非预期的峰往往出现在光强分布的左端(粗颗粒端),可能由团聚体、气泡或真正的大颗粒引起。由于激光衍射产生的粒度分布是体积加权的,因此 即使是少量的大气泡或杂质也可能出现在结果中。通常, 找出原因的唯一方法是使用正交离线技术,例如手动显微镜。

Hydro Insight 添加到您的激光衍射测试流程中可以加快故障排除过程,并且比手动显微镜更省力。通过 Hydro Insight 捕捉的分散体系和单个颗粒的图像,您能够轻松确定不合格的粒度结果是由过大颗粒、团聚体、气泡还是杂质引起的,从而节省宝贵的时间和精力。

 

  

五、加速方法转移

使用颗粒宽度和伸长率数据,使从筛分到激光衍射的转换变得简单。

筛分分析由于其成本低、简单且能够测量尺寸达几厘米的相对较粗的颗粒,因此在工业和制造业中被广泛使用。它也是一种成熟且值得信赖的技术,筛分通常用于粉末分级和鉴定,尤其是较粗的粉体。

然而,该技术有明显的缺点,使其难以满足现代化、高产量制造业的需要。

筛分速度慢且需要大量人工,因此实践中几乎没有重复性测量。

筛分法的检测精度和分辨率低,通常只将样品分成 5 8 个粒度级别。

至关重要的是,由于颗粒之间的团聚力会导致颗粒聚集,筛分在测量小于100 微米的材料有可能出现问题。

使用激光衍射技术可以克服这些缺点,该技术分析过程更快、更简单,具有更宽的测量范围和更高的分辨率。但是将筛分分析方法转移到激光衍射有可能不太顺利,尤其是当您的颗粒形状具有一定程度的不规则性时。

这是因为筛分是根据颗粒通过的筛孔尺寸对颗粒进行分级的, 这往往取决于颗粒的第二大维度而不是它们的最大维度。因此,得到的粒径结果是通过给定筛网孔径的球体的直径。这种技术对于不规则和/或细长颗粒的粒径分布的影响最为明显。而激光衍射法给出与颗粒具有相同体积的球体直径 - 等效圆直径 (CED)。因此,对于细长颗粒,激光衍射结果比筛分偏大。

Hydro Insight 动态成像附件辅助Mastersizer 3000 进行粒度分析可以弥补这一差距,因为它可以针对不规则颗粒给出几种尺寸参数,可能与筛分分析的相关性更好。参数包括:

Ø 边界矩形宽度(BR 宽度):这是包围投影颗粒轮廓的最小矩形(面积)的宽度尺寸。

Ø Feret 宽度:这是接触但不与颗粒相交的平行线之间的最小可能间距。

Ø 纤维宽度:该测量方法将纤维重塑成一个拉直的矩形,“纤维宽度”即重塑矩形的宽度。

  

BR 宽度是实现与不规则颗粒筛分结果精确相关的常用参数,也可以使用 Feret 宽度或纤维宽度。

此外,Hydro Insight 软件还包括“筛网直接关联”算法,该算法可以根据选定的指标,自动将数据添加到给定的筛分目数或盘号,如下图所示。

 

 

  

 

结论

简而言之,全新 Hydro Insight 实时动态成像附件以多种方式对您的 Mastersizer 激光衍射测量进行补充, 包括单个颗粒和分散体系的颗粒实时图像、提供基于数量的颗粒尺寸分布以及不规则颗粒的多种大小和形状参数。通过这些功能,该附件使您能够更全面了解您的材料,更轻松地进行故障排除,并加速方法的转移—— 最终帮助您提高产品质量。