粒径测量技术：为您的应用选择合适的方法

在各个行业的研究、开发和制造中，准确的粒径分析至关重要。从制药到涂料，粒径影响关键特性，如溶解速率、稳定性、颜色、质地和流动性。选择正确的粒度测量技术不仅能确保产品质量，还能满足监管要求。

在选择粒度测量技术时，首先明确您的目标。您想实现什么？是检测聚集体还是控制细颗粒部分，您的目标将指导您选择具有必要灵敏度的合适技术。

即使受到可用技术的限制，了解它们的优势和劣势也能确保您获得现实而稳健的结果。需要考虑的关键因素包括仪器可以测量的尺寸范围、可处理的样品类型（干粉、悬浮液、乳液和喷雾）以及技术的灵敏度（基于数量或体积）。还要考虑您可以期待的准确性和精确性。

实际考虑同样重要。您每天需要进行多少次测量？每次测量需要多长时间？需要多少样品稀释？您是否需要其他信息，比如颗粒形状？

本指南探讨了最广泛使用的粒度测量方法，并提供了如何根据您的材料和目标选择最佳方法的见解。

常用的粒度测量技术

1. 激光衍射

激光衍射是因其广泛的动态范围和易用性而广泛应用的技术之一。

• 工作原理：通过测量激光束穿过分散颗粒样品时散射光强度的角度变化。
• 典型尺寸范围：约0.01 µm到3500 µm
• 样品类型：粉末、乳液、悬浮液、喷雾
• 优点：
  • 快速分析且具有高重复性
  • 处理多种样品类型和尺寸
  • 适用于生产中的实时监控（PAT应用）
• 局限性：
  • 假设粒子为球形进行计算
  • 在解决紧密间隔的尺寸分布方面有限制

示例应用：制药、涂料和颜料、食品、建筑材料、聚合物

2. 动态光散射（DLS）

动态光散射是测量纳米颗粒和胶体悬浮液的首选技术。

• 工作原理：通过分析颗粒在悬浮液中布朗运动导致的散射光强度波动。
• 典型尺寸范围：约0.3 nm到10 µm
• 样品类型：纳米颗粒、蛋白质、脂质体、溶液中的聚合物
• 优点：
  • 对颗粒大小的小变化高度敏感
  • 快速且无破坏性
  • 理想用于稳定性研究和配方开发
• 局限性：
  • 对多分散或非球形系统效果较差
  • 需要稀释和干净的样品准备

示例应用：生物制药、药物递送系统、化妆品乳液、聚合物分散液

3. 成像技术

成像技术提供关于颗粒尺寸和形状的视觉和定量信息。

• 工作原理：捕捉颗粒的高分辨率图像，然后使用软件分析以确定尺寸、形状和其他形态参数。
• 典型尺寸范围：约1 µm到几个毫米
• 样品类型：形状不规则的颗粒、纤维、聚集体
• 优点：
  • 提供详细的形状信息（例如长宽比、圆度）
  • 能够根据形态区分相似大小的颗粒
  • 适用于故障排除或产品开发
• 局限性：
  • 比其他方法慢
  • 需要更复杂的分析和解释

示例应用：制药粉末、磨料、食品成分、矿物样品

其他粒度测量方法

除了上述主要技术外，其他方法可能根据应用的不同而相关：

• 筛分：用于粗颗粒的简单且具有成本效益的方法，通常用于散装物料加工中。
• 沉降：基于斯托克斯定律，对较大、较密的颗粒效果良好。
• 电区感测（库尔特原理）：通过测量颗粒通过小孔时的电阻变化，是细胞计数中常用的方法。

选择技术时需要考虑的因素

选择合适的技术取决于多种变量：

在粒度测量方面没有一刀切的解决方案。每种技术都提供独特的见解。通常，方法的组合能提供材料性质的最清晰图象。理解不仅每种技术如何工作，还需明确在何时及为何使用它们是实现可靠结果和明智的过程决策的关键。

结论

无论您是在配制药片、开发涂料还是控制某食品产品的一致性，选择正确的粒度测量技术都可能是成功与失败的关键。通过将方法与材料特性、目标和过程需求相结合，您可以确保精度、一致性和合规性。

Malvern Panalytical 提供全套的粒度测量解决方案，从激光衍射到纳米颗粒跟踪，并且提供专家咨询和持续培训支持。

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