Dynamische Lichtstreuung: Partikelgrößenanalyse von Nanopartikeln

Messgeräte

Partikelgröße von Nanopartikeln

QUANTACHROME bietet mit der Laserbeugung und optischen Bildanalyse zwei Messverfahren zur Partikelgrößenanalyse, die ihre speziellen Stärken im Mikrometerbereich besitzen. Mit der dynamischen Lichtstreuung und der akustischen Spektrometrie sind zwei weitere Messverfahren mit spezifischen Vorteilen erhältlich, die zwar nicht auf den Nanometerbereich begrenzt sind, dort aber besondere Möglichkeiten bieten, um feinste Partikel im Nanometerbereich zu charakterisieren.

Messmethode

Die dynamische Lichtstreuung (DLS) wird in der Literatur auch als Photonen-Korrelationspektroskopie (PCS) oder Quasielastsiche Lichtstreuung (QELS) bezeichnet.

Die dynamische Lichtstreuung basiert auf der Lichtstreuung sich zufällig bewegender Partikel. Diese zufällige, temperaturabhängige Bewegung tritt bei sehr kleinen Partikeln in Form der Brown’schen Molekularbewegung auf und führt zu einer zeitlichen Fluktuation der interpartikulären Interferenz und damit zu einer Zeitabhängigkeit der Streulichtintensität in einem vorgegebenen Winkel.

Das Primärergebnis der dynamischen Lichtstreuung ist der Diffusionskoeffizient der untersuchten Partikel, d.h. die Diffusionsgeschwindigkeit dieser sich bewegenden Partikel dient der Interpretation und Berechnung der Partikelgrößenverteilung. Größere Partikel bewegen sich langsamer als kleinere, besitzen also niedrigere Diffusionskoeffizienten und verursachen langsamere Fluktuationssignale als kleine Partikel im Nanometerbereich. Mit Hilfe einer Autokorrelationsfunktion, als Fourier-transformierte Form des Frequenzspektrums des zugrunde liegenden Dopplereffekts, und der Rayleigh-Näherung (Funktion der Lichtintensität vom Partikeldurchmesser) kann die Partikelvolumen- und -anzahlverteilung aus der gemessenen Intensitätsverteilung berechnet werden.

Vorteile

Die dynamische Lichtstreuung ermöglicht die Bestimmung von Partikelgrößenverteilungen im Nanometerbereich, wo andere Messverfahren (z.B. Laserbeugung oder klassische Sedimentation) an ihre Grenzen stoßen.

Das SCATTEROSCOPE zeichnet sich durch sehr einfache Installation und Anwendung aus und bietet ein exzellentes Preis-Leistungsverhältnis. Mit diesem bietet es auch vielen Anwendern der Laserbeugung eine Möglichkeit, Aufgabenstellungen im Nanometerbereich zusätzlich zu lösen bzw. Messergebnisse im Feinbereich zu erhalten oder zu verifizieren.

Das SCATTEROSCOPE besitzt eine integrierte Temperaturkontrolle, einen Rührer und spezielle Optionen zur Analyse konzentrierter Dispersionen.

Beispiel

Untersucht wurde eine mehrmodale Partikelgrößenverteilung, deren Maxima sich von ca. 220 nm bis 8,5 µm erstrecken. Damit wird aufgezeigt, dass mit der dynamischen Lichtstreuung nicht nur schmale, sondern auch relative breite und mehrmodale Verteilungen aufgelöst werden können.

Literatur

ISO 13321