粒径の測定にはどの手法が最適ですか?ニーズに合った適切な方法を見つける

粒子サイズ分析に最適な手法の決定は、粒子のサイズ範囲、サンプルの性質、必要な精度など、アプリケーションの特定の要件によって異なります。一般的な方法には、ふるい分析、直接画像分析、静的光散乱 (SLS)、および動的光散乱 (DLS) が含まれます。各手法には長所と制限があり、さまざまなシナリオに適しています。以下では、ニーズに最も適した方法を選択できるように、これらの方法を詳しく説明します。

重要なポイントの説明:

ふるい分析:
- 概要: ふるい分析は、粒度分布を測定するために最も古く、最も広く使用されている方法の 1 つです。これには、サンプルを、メッシュサイズが徐々に小さくなる一連のふるいに通過させることが含まれます。
- 利点:
  - シンプルでコスト効率が高い。
  - 通常 125 mm から 20 μm までの範囲の大きな粒子に適しています。
  - 粒度分布を直接測定します。
- 制限事項:
  - 非常に細かい粒子（20μm未満）には適しません。
  - 時間と労力がかかります。
  - 粒度分布の分解能が限られている。
直接画像解析:
- 概要: この方法では、顕微鏡またはカメラを使用して粒子の画像をキャプチャし、ソフトウェアを使用してそれらを分析してサイズと形状を決定します。
- 利点:
  - 粒子の形状とサイズに関する詳細情報を提供します。
  - ミクロンからミリまでの幅広い粒子サイズに使用できます。
  - 静的 (固定粒子) 解析と動的 (移動粒子) 解析の両方に適しています。
- 制限事項:
  - 特殊な機器とソフトウェアが必要です。
  - サンプルの前処理は複雑になる場合があります。
  - 画像処理システムの解像度によって制限されます。
静的光散乱 (SLS) / レーザー回折 (LD):
- 概要: SLS はレーザー回折とも呼ばれ、レーザービームがサンプルを通過する際の散乱パターンを測定します。散乱パターンは粒度分布の計算に使用されます。
- 利点:
  - 測定範囲は広く、通常は0.1μmから数ミリメートルです。
  - 高速で高解像度のデータを提供します。
  - 乾燥粉末と懸濁液の両方に適しています。
- 制限事項:
  - 球状の粒子を想定していますが、不規則な形状の粒子の場合は正確ではない可能性があります。
  - 凝集を避けるためにサンプルがよく分散している必要があります。
  - 機器は高価になる場合があります。
動的光散乱 (DLS):
- 概要: DLS は、懸濁液中の粒子のブラウン運動によって引き起こされる散乱光の変動を測定します。これらの変動率を使用して粒子サイズが決定されます。
- 利点:
  - 通常はナノメートル範囲 (1 nm ～ 1 μm) の非常に小さな粒子の測定に最適です。
  - 最小限のサンプル前処理が必要です。
  - 粒度分布と多分散性に関する情報を提供します。
- 制限事項:
  - 懸濁液中の小さな粒子に限定されます。
  - サンプルの汚染や凝集に敏感です。
  - 多分散サンプルの場合は精度が低くなります。
最適なテクニックの選択:
- 考慮事項:
  - 粒径範囲: 粒子のサイズ範囲をカバーする方法を選択します。たとえば、ふるい分析は大きな粒子に適していますが、DLS はナノ粒子に適しています。
  - サンプルの特性: サンプルの性質 (乾燥粉末、懸濁液など) と、粒子が球形であるか不規則な形状であるかを考慮してください。
  - 精度と分解能: 分析に必要な精度と解像度のレベルを決定します。
  - コストと時間: 機器のコストとサンプルの準備と分析に必要な時間を評価します。

結論として、粒子サイズを決定するための最適な手法は、特定のニーズによって異なります。ふるい分析は大きな粒子に最適ですが、DLS はナノ粒子に最適です。直接画像解析により粒子形状に関する詳細な情報が得られ、SLS により高分解能で広い測定範囲が得られます。適切な方法を選択するときは、サイズ範囲、サンプルの特性、および必要な精度を考慮してください。

概要表:

技術	粒径範囲	利点	制限事項
ふるい分析	125mm～20μm	シンプルでコスト効率の高い直接測定	微粒子には不向き、時間がかかり、解像度が限られている
直接画像解析	ミクロンからミリメートル	詳しい形状・サイズ情報、豊富なサイズ展開	特殊な機器、複雑なサンプル前処理が必要で、イメージングシステムによって制限される
静的光散乱 (SLS)	0.1μm～数mm	広範囲、高速、高解像度、乾燥粉末および液体に適しています	球状粒子を想定しており、十分に分散したサンプルと高価な装置が必要
動的光散乱 (DLS)	1nm～1μm	ナノ粒子に最適、最小限のサンプル前処理でサイズ分布を実現	懸濁液中の小さな粒子に限定され、汚染の影響を受けやすく、多分散サンプルの場合は精度が低くなります