Mastersizer 3000+ Lab

入门级粒度分析仪

Mastersizer 3000+ Lab 是通过激光衍射技术进行粒度分析的入门级系统。该系统提供从 0.1 到 1000 µm 的强大颗粒测量功能,并得益于 Mastersizer Xplorer 软件的核心经验。 

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功能与优势

Mastersizer 3000+ Lab 提供了经济划算的入门级粒度分析体验,并可根据需要进行升级。 

  • 粒度范围:0.1 - 1000 µm
  • 仅限手动分散装置
  • 基本 Mastersizer Xplorer 软件,仅包含更新包和漏洞修补包
  • 可升级至 Mastersizer 3000+ Pro 或 Ultra

工作原理

Mastersizer 3000+ Lab 采用激光衍射技术测量颗粒粒度。当激光束穿过分散的颗粒样品时,通过测量散射光的强度来完成粒度测量。然后,数据用于分析计算形成该散射图谱的粒度。

典型的系统由三个主要元件构成:

  • 光学工作台: 分散的样品穿过光学工作台的测量区,在该测量区中,激光束会照射到颗粒上。之后,一系列检测器在相当宽角度范围内对样品颗粒所产生的散射光强度进行准确测量
  • 样品分散装置(附件):样品分散由一系列干湿法分散装置控制。确保颗粒以正确的浓度及合适稳定的分散状态传送至光学平台的测量区域
  • 仪器软件: 基本 Mastersizer Xplorer 软件在测量过程中对系统进行控制,并分析散射数据,以计算粒度分布

主要应用

粉末流动性

粉末流动性在许多流程中对于保持制造效率非常重要。不一致的粉末流动会直接影响产品的质量变量(如药物剂型的含量均匀性),或者可能导致工艺变异,因为粉末喂料不一致会改变颗粒粒度还原过程的有效性。粉末流动是使用增材制造或 3D 打印技术制造烧结制品的关键考虑因素。在这些过程中,粉末层沉积期间中的不良流动可能导致粉末层密度的变化,从而导致缺陷产生,降低成品部件的强度。

颗粒粒度和粒度分布分析对于了解粉末的流动特性至关重要,因为这些特性有助于预测粉末内的颗粒如何堆积和互锁在一起。颗粒粒度较大且粒度分布较窄的粉末具有良好的流动性。小粒度或粒度分布较宽的粉末往往流动性较差,因为颗粒之间存在较大的表面接触面积,并且细颗粒表现出的空隙填充能力较差。

堆积密度

颗粒的堆积密度会影响许多工艺的成功,包括陶瓷和金属部件生产中的模具填充、粉末涂装及悬浮液含固量。颗粒的堆积方式与颗粒粒度和粒度分布呈函数关系。大颗粒的堆积效率低于小颗粒,因此会产生较大的空隙。通过让小颗粒填充大颗粒之间的空间来扩大颗粒的粒度分布,可以提高堆积效率。空隙率最小化对生成无裂缝烧结组件至关重要。在粉末涂层中,紧密堆积可在较低温度下实现高效熔融,从而为聚合物颗粒之间的交联反应提供更多时间,实现更好的表面处理效果。

颗粒堆积还会影响悬浮剂的流变学特性,尤其是粘度。大颗粒和小颗粒的混合对系统粘度的影响最小,因为它们的堆积效率更高,我们可以利用这种现象增加悬浮剂(如油漆和陶瓷)的固体浓度。

稳定性

制药食品等行业中使用和生产的悬浮剂和乳剂的稳定性对于确保产品功效、可接受性和成功至关重要。  分散稳定性和重力分离都是关键要素。

分散稳定性:要实现稳定的分散,需要控制介质内颗粒之间存在的粘附力和内聚力。这些作用力可能导致乳剂的絮凝或在悬浮剂和粉末中形成结块。颗粒粒度减小会增加分散稳定性不佳的风险,进而显著影响加工。它可能导致制造过程中出现粉末输送问题,或最终产品性能问题,例如因形成结块而造成涂层和油漆中的缺陷。颗粒粒度和粒度分布分析可用于分散稳定性风险管理,及用于确定稳定性问题对产品性能和验收的影响。

重力分离:要改善悬浮剂或乳剂重力分离的稳定性,需要平衡颗粒的重力作用(与颗粒力度和密度呈函数关系)以及悬浮剂的浮力(具体取决于粘度)。在乳剂中,粒度分析用于评估较大滴液容易产生乳状液的可能性,以及监测随时间变化产生絮凝和聚结的稳定性。因为滴液大小和絮凝程度也可能影响食物的口感或饮料的粘度等特性,所以在优化和制造乳剂配方时,应定期测量颗粒粒度。

粘度与流动性

悬浮液和泥浆的粘度与流动性取决于不同的物理特性,包括粒度和粒度分布。如果粒度减小(体积分数不变)和/或粒度分布增大,则样品粘度就会增大,样品就不易流动。粘度对油漆、化妆品和电池制造等众多应用都很重要。以电池为例,电池电极通过在金属箔上涂抹悬浮颗粒浆料来进行制造。如果浆料过于粘稠,会给涂抹过程带来困难。

溶解速率

材料的溶解速率受颗粒的比表面积影响。通过减小颗粒粒度来增加颗粒的比表面积,可加快溶解过程。这种相关性在制药产品中尤为重要,因为溶解情况会直接影响药品的生物药效率。农用化学品和洗涤剂制造商也必须管理颗粒粒度,从而控制配方中活性成分的溶解和释放速率。

易吸入性

易吸入性是防止人类吸入有害颗粒和优化呼吸道中药物沉积的一项重要指标。对于所有口服和鼻腔给药制剂 (OINDP),颗粒粒度是一项重要参数,在鼻腔中沉积和保留及进入肺部不同区域的制剂各有明确规定的粒度范围。相比之下,清洁材料和喷发剂等产品的制造商必须控制精度以防止吸入,这使得粒度分析对于安全测试必不可少。

反应速率

固体体系中的反应速率通常与相应颗粒的比表面积呈函数关系。颗粒粒度越小,其表面积与体积的比值就越大,而反应速率就越高。这对于水泥、催化剂生产和电池制造等不同行业都非常重要,因为水泥的颗粒粒度会影响水泥产品的固化速度,而催化剂生产必须定制颗粒粒度来优化反应速率或确保有效清除污染物,电池制造行业则必须控制颗粒粒度,这样才能在功率密度、充电时间和电池耐用性之间取得平衡。

光学特性

油漆、涂料和颜料制造商需要利用颗粒的光散射能力等光学特性。颗粒散射光线的方式取决于颗粒大小,因此控制表面涂层中的颗粒粒度可影响色调和着色强度、产品覆盖范围和光泽度等性能参数。

消费者的感知

消费者对食品等产品的感知往往受到颗粒粒度的影响。例如,咖啡的颗粒大小、研磨程度会影响所释放的风味和煮制所需的时间。颗粒小的巧克力口感丝滑,通常被认为优于颗粒大的巧克力。

固化特性

水泥等材料的固化特性受颗粒度的影响。由于表面积增大,因此水泥的固化质量和抗压强度会随着颗粒粒度的减小而提高。激光衍射技术测量粒度分布,这与平均粒度同样重要。如果两种水泥样品的平均粒度或表面积相同,那么粒度分布较窄的样品的抗压强度会更高。

规格

常规

颗粒粒度 悬液剂、乳剂、干粉
原理 激光衍射
分析 米氏及夫琅霍夫衍射
数据采集速率 10 kHz
典型测量时间 <10 秒
尺寸(宽、长、高) 690mm x 300mm x 450mm
重量 30 kg

光学部件

红光光源 最大 4mW He-Ne,632.8nm
蓝光光源
透镜分布 反傅立叶配置
有效焦距 300mm

探测器

分布 对数间隔排列
光学校准系统 0.032 - 60 度
对光 自动

粒径

颗粒粒度 0.1 - 1000 µm *
粒度分级数目 100(用户可调)
精确度 优于 0.6% **
精确度/可重复性 优于 0.5% 变量*
重现性 优于 1% 变量*

系统符合规则

激光安全 1 级,IEC60825-1:2007 及 CFR 第 I 章:子章节 J:第 1040 (CDRH) 部分
法规测试 符合 RoHS 和 WEEE 要求符合 CE/FCC 标准满足欧盟低电压指令的要求

系统

功率 100/240 v,50/60 Hz 50W(未连接分散装置)最高 200W(连接 2 个分散装置)
湿度 温度高达 31°C 时,最大 80%;40°C 时线性降低至 50%。无冷凝。
操作温度 (°C) +5°C 至 +40°C
产品储存温度 -20°C 至 +50°C

专利

专利 Mastersizer 光学工作台受 WO2013038161、WO2013038160 和 WO2013038159 应用专利的保护。 

* 取决于样品及样品制备
** 准确定义单峰乳胶颗粒的测量标准。该参数取决于乳胶球颗粒制备的不确定度。依赖于样品及样品制备。

配件

根据您的应用和要求,通过以下一系列配置选项对 Mastersizer 3000+ Lab 进行配置: 

湿法样品分散配置

Hydro Insight

Hydro Insight 是一款与 Mastersizer 3000+ 配合使用的动态图像附件,能够提供丰富的深入见解,‍除了颗粒粒度分布之外,还能获得颗粒图像和定量颗粒形状数据。 

因此,它可以帮助科学家、研究人员和质量控制经理更好地认识所用材料、更快地开发方法,并简化故障排除。

Hydro Insight

Hydro SV

Hydro SV 是简单、经济、高效的液体分散装置,其设计支持使用小容量的样品和分散剂进行颗粒粒度分析。

Hydro SV

Hydro SM

Hydro SM是一款经济实惠的湿法样品分散装置,专为溶剂用量需最小化的非水相分散样品测量而设计。

Hydro SM

Hydro EV

独特的浸入式湿法样品分散装置可配合标准的实验室玻璃器皿使用。适用于多种分散剂容量及粒度范围。

Hydro EV

Chocosizer

巧克力生产的目标是以经济、高效的方式生产出味道和口感一致的产品。控制可可和乳固体的颗粒粒度和颗粒粒度分布对于实现这个目标至关重要。Mastersizer 3000+ Chocosizer 旨在支持巧克力生产和质量控制,具体体现在提供可实现快速、可靠巧克力颗粒粒度分析的简单方法。

Chocosizer

干法样品分散配置

Aero M

Aero M 干粉分散器支持测量散装干粉样品。其简单设计可确保轻松使用和维护,从而在常规生产或质量控制操作期间提供稳健、可重现的颗粒粒度分布测量。

Aero 漏斗样品送料机

Aero 漏斗样品送料机允许用户在不打开分散器盖的情况下将样品直接添加至 Aero S 和 Aero M 干粉分散装置,从而帮助用户实现快速、可重现的大颗粒干粉粒度测量。可加快和简化分析的进样过程,减少获得结果所需的时间。

Aero 漏斗样品送料机

互联世界

Smart Manager

释放您的数据潜力

迄今为止,仪器数据往往停留在手工记录、电子表格或适用于特定地点的服务器中。通过将您的 Mastersizer 3000+ 连接到我们的 Smart Manager,并在云端持续分析仪器数据,您可以充分发挥其潜力。这只是 Malvern Panalytical Smart Manager 中的数字解决方案之一。

智能安装

如果选择智能安装,则可以让您新购买的 Mastersizer 3000+ 更快地启动并投入运行。 

借助丰富的资源,您可以快速、安全地设置和验证新仪器的性能,无需等待工程师上门为您完成这些工作。此外,智能安装还提供新的培训机会,因为您可以充分使用我们特有的培训材料。 

具体是如何进行的?

只需按照分步视频说明操作,即可在收到新购买的 Mastersizer 3000+ 后的 90 分钟内启动和运行仪器。 

智能安装不要求您掌握特定的技能或知识。只需按照提供的说明操作即可。 

我们将为您提供让您能开始使用新仪器所需的各种资源 - 只需连接互联网并完成在线培训即可。 

特有的在线学习内容

以下资源将帮助您快速、自信地启动和运行仪器:  

  • 详细的视频指南将指导您完成安装和设置;
  • 免费提供的基础知识电子课程(使用期限为 15 个月);
  • 内容详实的用户手册。

了解有关智能安装的更多信息。

支持

选择 Malvern Panalytical 服务计划保障您的投资,并确保随时达到出色性能。

当您购买 Malvern Panalytical 产品时,我们了解这只是将在仪器的整个生命周期内持续的合作关系的第一阶段。根据您的需要,Malvern Panalytical 将为您的业务提供支持。

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优质的激光衍射颗粒粒度分析。

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