روش های اندازی گیری اندازه ذرات

اهمیت آنالیز اندازه ذرات و روش های موجود

چرا اندازه گیری اندازه ذرات یک پودر و یا آنالیز ویژگی های مکانیکی دیگر آن از قبیل چگالی،شکل و حجم آن ها مهم است ؟ دانستن اندازه ذرات کمک می کند تا بتوانیم عملکرد ماده ای را تحت شرایط خاص پیش بینی کنیم.

مثلا در صنعت دارو سازی می توانیم با دانستن حجم و اندازه ذرات ضریب اثر گذاری دارو را به دقت پیشبینی کنیم، و یا در آزمایش های شیمی با دانستن اطلاعات اندازه ذرات ، شدت واکنش شیمایی آن ها در یک فرایند را پیش بینی کنیم و به این ترتیب محصول نهایی را دستکاری کنیم. در صنعت تسویه آب از کربن فعال به منظور جذب برخی از ناخالصی ها استفاده می شود. با ریز تر شدن اندازه ذرات کربن سطح تماس آن ها بالاتر میرود و ناخالصی های بیشتری را جذب خود می کند،به این ترتیب ما می توانیم محاسبات دقیقتری را در این صنعت انجام دهیم. در صنعت تولید ساینده ها مانند سمباده و صفحات سایشی دانستن اندازه متریال استفاده شده اهمیت دارد چرا که با وجود ذرات متفاوت از هم با اندازه های گوناگون، محصول نهایی ما از کیفیت خوبی برخوردار نخواهد بود.

رایجترین تکنیک های برای تعیین ضریب پراکندگی اندازه ذرات عبارتند از: آنالیز داینامیک تصویر(dynamic image analysis))، تابش نور لیزر استاتیک (static laser light scattering) ، تابش نور داینامیک و آنالیز با استفاده از الک.در این مطلب ۳ روش رایج برای اندازه گیری اندازه ذرات معرفی خواهد شد.هر کدام از این روش های مختص رنج ویژه ای از اندازه های ذرات می باشد هر چند ممکن است که با هم همپوشانی داشته باشند. هر روش نیز میتواند نتیجه متفاوتی را برای یک نمونه مشابه ارائه دهد.

۱- با استفاده از الک

استفاده از الک همچنان یکی از روش های رایج به منظور تعیین اندازه ذرات است. در این روش چند الک با اندازه سوراخ های متفاوت از هم به ترتیب از بالا درشترین تا ریزترین آن در پایین بصورت طبقه ای روی هم قرار می گیرند. این روش قطر طولی اندازه ذرات را نشان خواهد داد.در این روش الک ها به یک ویبراتور متصل هستند و اندازه ذرات نیز با قرار گرفتن آن ها در الک های مختلف تعیین می شود. همچنین با وزن کردن هر الک می توان حجم ذرات را نیز مشخص کرد.

۲-روش تخمین اندازه ذرات با آنالیز تصاویر بصورت داینامیک و انکسار لیزر

در این روش شدت نور بازتابش شده از سطح ذرات در از زوایای گوناگون اندازه گرفته می شود. در تصویر زیر میتوانید یک دستگاه که با همین تکنیک کار میکند مشاهده کنید.

این تکنیک برپایه این است که نور توسط ذرات بازتابش می شود و از آنجایی که رابطه بین شدت نور بازتابش شده و اندازه ذرات بخوبی شناخته شده است، میتوان با این روش به نتیجه دلخواه در تعیین اندازه متوسط ذرات دست پیدا کرد.در روش استفاده از تصاویر یک دوربین بصورت متناوب از ذرات عکس برداری می کند، تصاویر بصورت پیوسته به کامپیوتر منتقل می شوند و در آنجا با نرم افزار ویژه ای در قالب نمودار و اطلاعات نمایش داده می شوند.

۳- روش تابش نور لیز استاتیک

در این روش برخلاف روش داینامیک، نور لیز یک بار روی اسلاید که ذرات روی آن قرار دارند تابیده می شود و نتیجه توسط کامپیوتر بررسی می شود. از مزایای این روش می توان به دقت بالا و همچنین رنج وسیع در اندازه ذرات از نانو تا میلیمتر اشاره کرد.

نمونه آزمایش اندازه با استفاده از لیزر

در این نمونه که با استفاده از دستگاه mastersizer 2000 به دست آمده، اندازه ذرات را در یک گراف و همچنین چند ستون نمایش میدهد.  در قسمت گراف دو ستون داریم که در ستون عمودی درصد حجم مواد و در ستون افقی اندازه مواد نمایش داده شده است.

به طور کلی هر چقدر این گراف به شکل U برعکس نزدیکتر باشد، نشان دهنده یکنواختر بودن اندازه ذرات نمونه است. همچنین هر چقدر دهانه U تنگتر باشد، یکنواختی بیشتر خواهد بود.

همچنین در دو طرف U  یا سمت راست آن اگر خط به کف گراف چسبیده باشد، نشان دهنده عدم وجود سایزهای درشتر است. فاصله داشتن این خط در سمت چپ اما نشان دهنده وجود ذرات ریزتر در نمونه است.

در نمونه زیر ،درصد قابل‌توجهی از  مواد زیر ۱ میکرون است (حدود ۲۴%).

درصدها بصورت خواناتر در ستون های زرد رنگ، قابل مشاهده اند.با مشاهده درصد های مختلف میتوان عدد D را برای سایزهای مختلف استخراج کرد. بعنوان مثال D50 این نمونه μm  ۱.۹ است. یعنی ۵۰ درصد اندازه ذرات بطور متوسط از μm 0 تا μm 1.9 می باشد.