Microtrac NANOTRAC WAVE II / NANOTRAC WAVE II Q
Достоинства
- Динамическое светорассеяние – спектроскопия биения света на обратном рассеянии, анализ спектральной плотности мощности допплеровских сдвигов, порождаемых броуновским движением частиц дисперсной фазы
- Возможность работы с непрозрачными образцами без разбавления
- Диагностируемая концентрация дисперсной фазы – до 40%
- Не требуется априорных данных о распределении частиц по размерам
- Малый требуемый объем образца – как правило, менее 750 мкл для измерения зета-потенциала, 250 мкл для определения размера
- Широкий диагностируемый диапазон размеров – от 0.8 до 6500 нм
- Широкий диагностируемый диапазон по зета-потенциалу от -200 до +200 мВ
Лазерный анализатор размеров частиц применяется для определения размеров, формы частиц в водных и органических средах. Измерение распределения частиц в суспензиях, эмульсиях, порошках по размерам в нанометрах и коллоидных диапазонах, проводится без растворения образцов, необходимого при лазерном анализе другими системами.
Nanotrac Wave II
Nanotrac Wave II Q
Анализ нанодисперсных систем: три метода в одном приборе Microtrac уже более 35 лет является лидером на рынке высокотехнологичных приборов, предназначенных для измерения размеров высокодисперсных частиц. В 1990 году компания выпустила новый анализатор для исследования наноразмерных объектов, в основу работы которого был заложен метод спектроскопии биения света. На сегодняшний день Microtrac Nanotrac - один из самых современных анализаторов динамического светорассеяния, позволяющий работать с высокодисперсными системами в субмикронном диапазоне размеров.
Конструкция анализатора размеров частиц оптимизирована для решения сразу трех задач:
- определения размеров дисперсной фазы;
- анализатор Z-потенциала;
- определения средневзвешенной молекулярной массы.
Технологии
Принцип работы приборов Nanotrac Microtrac:
Как с помощью динамического светорассеяния измерить размер наночастиц с высокой точностью?
Метод спектроскопии биения света
Помещенные в жидкость частицы дисперсной фазы находятся в броуновском движении, вызванном тепловым движением молекул среды. С точки зрения скорости и направления броуновское движение является беспорядочным, однако, распределение по скоростям большого количества монодисперсных частиц, полученное усреднением при достаточно длительных временах наблюдения, будет иметь строго определенный вид, описываемый известными математическими функциями.
В измерительном блоке анализаторов линейки Nanotrac световой пучок от диодного лазера проходит через делитель и облучает ячейку с образцом. При этом он проходит через сапфировое окно, расположенное на конце зонда. У этого окна две основные функции. Во-первых, оно отражает часть входящего лазерного излучения в обратном направлении, на делитель и на фотодетектор. Отраженный сигнал имеет ту же частоту, что и исходное лазерное излучение, и служит эталоном, по которому вычисляется гетеродин (разность частот) между исходным сигналом и сигналом светорассеяния исследуемой системы.
Часть исходного лазерного излучения проходит через сапфировое окно (это его вторая функция) и рассеивается на частицах, хаотично движущихся в жидкой дисперсионной среде. Частота рассеянного излучения оказывается смещенной из-за эффекта Доплера, и величина этого смещения зависит от скорости движения частиц. Рассеяние происходит во все стороны, в том числе и назад, на 180 градусов. Рассеянное излучение вновь проходит сквозь сапфировое окно, попадает на делитель, а затем на фотодетектор. Этот сигнал сравнивается с эталоном, и строится разностный спектр частотных сдвигов (гетеродин). Для этого гетеродина вычисляется спектральная плотность мощности допплеровсих сдвигов, которая обратным преобразованием Фурье может быть пересчитана в распределение частиц по размерам.
Поскольку распределение частиц по размерам рассчитывается непосредственно из их распределения по скоростям, необходимо вводить поправки на физические параметры дисперсионной среды и дисперсной фазы, которые могут оказать влияние на движение частиц. К примеру, если тепловое движение молекул жидкости становится более интенсивным, то скорость броуновского движения частиц возрастает. Вообще, можно сказать, что средняя скорость броуновского движения прямо пропорциональна абсолютной температуре жидкой среды. Здесь же стоит отметить, что при увеличении вязкости скорость частиц падает, то есть зависимость в этом случае оказывается обратно пропорциональной.
Для корректного учета этих факторов приборы Nanotrac оснащены прецизионным сенсором, измеряющим температуру ячейки. Алгоритмы обработки сигналов, заложенные в расчетах специалистами Microtrac, учитывают влияние температуры и вязкости, и позволяют получать распределения частиц по размерам с высокой достоверностью. К тому же, для получения достаточно интенсивного сигнала рассеяния глубина проникновения света в образец может составлять всего ~100 нм, и именно за счет этого можно работать со значительно более концентрированными системами, чем в традиционных приборах «на просвет».
Технические характеристики
NANOTRAC WAVE II
Диапазон размеров: От 0.8 до 6500 нм (автоматический перевод в мкм и Å)
Диапазон по зета-потенциалу: ±200 мВ, подвижность – ±15.5 мкм/с/В/см. Учитывается вклад фракции с размерами от 10 нм до 20 мкм
Молекулярная масса: 300 Да – 20 МДа, расчет по гидродинамическому диаметру и по уравнению Дебая с определением 2-го вириального коэффициента
Количество образца: Для определения размера – от 250 мкл до 3 мл, для расчета зета-потенциала – от 700 мкл до 3 мл
Угол рассеяния: 180○
Воспроизводимость: Лучше 1% для 100-нм полистирольного латекса
Рабочая концентрация: От миллиардных долей до 40 об.% в зависимости от образца
Источник: Полупроводниковый лазер, 780 нм, номинал 3 мВт, не требует юстировки
Регулировка температуры: Элемент Пельтье, от 5 до 90○С
Измерительные кюветы: Кюветы для измерения размеров и зета-потенциала, проточные кюветы (с крышкой и без)
Химическая совместимость: Материал кювет (ПТФЭ) совместим с полярными и неполярными органическими растворителями. Контактные поверхности – нержавеющая сталь, сапфир, политетрафторэтилен
Диапазон рН: 2 – 12
Рекомендуемая электропроводность: < 5 мСм/см
Рабочая температура: 10–50○С
Рабочая влажность: До 90% без образования конденсата
Габаритные размеры: 330 х 355 х 381 мм (соответственно, высота, ширина, длина)
Масса: 6.8 кг
Питание: 90–240 В AC, 47/63 Гц, макс. 75 Вт
NANOTRAC WAVE II Q
Диапазон размеров: От 0.8 до 6500 нм
Молекулярная масса: 300 Да – 20 МДа
Угол рассеяния: 180○
Воспроизводимость: Лучше 1% для 100-нм полистирольного латекса
Рабочая концентрация: От миллиардных долей до 40 об.% в зависимости от образца
Источник: Полупроводниковый лазер, 780 нм, номинал 3 мВт, не требует юстировки
Регулировка температуры
Элемент Пельтье
Для полистирольных кювет: от 5 до 70○С
Для стеклянных кювет: от 5 до 90○С
Химическая совместимость: Полистирольные кюветы совместимы с водой и некоторыми неагрессивными растворителями, имеются ограничения на рН образцов. Стеклянные кюветы подходят для любых образцов.
Диапазон рН: 2 – 12
Рабочая температура: 10–40○С
Рабочая влажность: До 90% без образования конденсата
Габаритные размеры: 330 х 355 х 381 мм (соответственно, высота, ширина, длина)
Масса: 6.8 кг
Питание: 90–240 В AC, 47-63 Гц, макс. 75 Вт
| Тип кюветы: | Материал: | Мин. объем: | Макс. объем: |
| Макро | Полистирол | 1000 мкл | ~3 мл |
| Стекло | Стекло | 1000 мкл | ~3 мл |
| Полумикро | Полистирол | 300 мкл | ~2 мл |
| Микро | Полистирол с присадками |
50 мкл | ~2 мл |
Особенности
Режимы измерений переключаются быстро и легко с использованием специального программного обеспечения. Оптическая система анализатора не требует юстировки, и за счет этого обеспечивается высокая воспроизводимость результатов и долговечность прибора.
Лазерный анализатор размеров частиц Nanotrac соответствует стандарту ISO 22412, принятому для измерения динамического светорассеяния.
Ключевые особенности анализатора размеров частиц Nanotrac Wave II:
- Метод - Динамическое светорассеяние в варианте спектроскопии биения света. Позволяет получать и анализировать спектральную плотность мощности допплеровских сдвигов, порождаемых броуновским движением частиц дисперсной фазы.
- Диапазоны измерений - Размеры: от 0.8 до 6500 нм; зета-потенциал: от -125 до +125 мВ.
- Требуемый объем образца - как правило, не более 3 мл для измерения зета-потенциала и от 50 мкл для определения размеров.
- Высокая скорость измерений - для большинства систем характерное время эксперимента составляет от 15 до 30 секунд.
- Простота анализа данных - для расчетов не требуется априорных данных о гранулометрическом составе дисперсной фазы. Внутренние алгоритмы, заложенные в работу анализатора частиц Nanotrac, корректно рассчитывают моно- и мультимодальные распределения с учетом полидисперсности без участия пользователя.
- Надежность расчетов - для обработки сигнала рассеяния от сферических частиц используется классическая теория Ми. Для обработки рассеяния от частиц несферической формы используются алгоритмы на основе модифицированной теории Ми, разработанные специалистами Эти алгоритмы корректно учитывают все необходимые поправки и являются запатентованной интеллектуальной собственностью Microtrac.
- Высокая воспроизводимость - погрешность определения размеров менее 1% для полистирольного стандарта с диаметром латексных частиц 100 нм.
- Поверка по международным стандартам - поверка приборов производится по эталонам Национального института стандартов, США (NIST).
- Широкий диапазон рабочих концентраций - измерения можно проводить при содержании дисперсной фазы до 40%, что позволяет избежать разбавления, влияющего на дисперсность и коллоидную стабильность системы. Нижний передел по концентрациям составляет 100 ppb (100 частей на миллиард) за счет использования спектра эталонного лазерного излучения при вычислении гетеродина.
- Контроль температуры образца - контроль температуры образца в измерительной ячейке в диапазоне от 10 до 90оС и внесение поправок на температурные зависимости коэффициентов вязкости производятся автоматически и без дополнительного оборудования.
- Универсальность - к ячейке можно подключить оборудование для автоматической подачи образца, а зонд может быть выполнен в выносном варианте для измерений во внешних ёмкостях. Также имеется возможность подключить к Nanotrac автоматический титратор модели Zetrator.
- Аттестация по международным стандартам - имеется полный пакет аттестационных документов на установку и эксплуатацию прибора.
- Информационная безопасность - программное обеспечение Nanotrac FLEX полностью соответствует протоколам FDA 21 CFR Part 11.
