Dynamische Lichtstreuung

Nanopartikelgröße, Ladung und Molekulargewicht

Dynamische Lichtstreuung Nanotrac Wave II

Unsere eigens entwickelte Herangehensweise an die dynamische Lichtstreuung erlaubt Messungen im Bereich von Sub-Nanometern bis hin zu mehreren Mikrometern über den breitesten Konzentrationsbereich auf dem Markt.

Sondentechnologie – einzigartiges Design, überlegene Resultate

Microtrac hat einen innovativen Ansatz zur dynamischen Lichtstreuung (DLS) entwickelt, mittels einer proprietären Sonde Licht auszustrahlen und zu detektieren. Indem die Sonde an der Grenzfläche zwischen Sonde und Probe fokussiert wird, kombiniert Microtrac die Vorteile einer extrem kurzen Pfadlänge mit heterodyner 180°-Rückstreuung, um beste Genauigkeit, Auflösung und Sensitivität zu erzielen.


180°-Rückstreuung für höchste Konzentrationen

Die Microtrac-Sonde fokussiert den Laserstrahl an der Grenzfläche zwischen Sonde und Partikelsuspension. Das Licht durchdringt die Suspension und wird an Partikeln in alle Richtungen gestreut. Das 180° zurückgestreute Licht mischt sich mit einfallendem Licht und fällt zum Photodetektor zurück. Die totale Pfadlänge wird minimiert, während das gesammelte Streulicht maximiert wird. Das Ergebnis: akkurate Messungen bei höchsten Partikelkonzentrationen.

Reference Beating-Technologie – stärkstmögliches optisches Signal & Genauigkeit bei kleinsten Konzentrationen

Alle DLS-Messungen nutzen eine Form des “Beating”, um das optische Signal der durch Partikelbewegung induzierten Frequenzen zu verstärken, die für die Analyse benötigt werden. Microtracs heterodynes Detektionsprinzip nutzt die Sonde, um die Mischung aus dem 180°-rückgestreuten Licht und dem einfallenden Licht zu sammeln. Die Geometrie der Komponenten erlaubt eine partielle Reflexion des Lichts an der Grenzfläche und kombiniert es mit dem Streulicht. Das reflektierte Licht stellt quasi die Referenz zur heterodynen Detektion. Das komplette optische Signal wird durch die hohe Intensität der reflektierten Komponente amplifiziert. Das Resultat: höchstmögliches optisches Signal für akkurate Messungen bei kleinstmöglichen Konzentrationen.

Diese heterodyne Messmethode mitsamt Reference Beating erlaubt auch die Größenbestimmung fluoreszierender Partikel.


Reference Beating Technologie


DLS: Frequenz-Powerspektrum

Dynamische Lichtstreuung basiert auf der Brownschen Bewegung von Partikeln in Suspensionen. Kleinere Partikel bewegen sich schneller, größere hingegen langsamer. Das von diesen Partikeln gestreute Licht beinhaltet Informationen zur Größenverteilung. Die konventionelle Methode gestreutes Licht per DLS zu analysieren wird Photonenkorrelationsspektroskopie (PCS) genannt. Diese Methode liefert nur den Größendurchschnitt und für eine (geschätzte) Größenverteilung werden daher speziell angepasste Algorithmen benötigt. Die Methode des Frequenz-Powerspektrums (FPS) ist da verlässlicher – das Intensitätssignal des Photodetektors wird durch die Fast Fourier-Transformation mathematisch in ein Frequenz-Powerspektrum umgewandelt und bietet nach iterativer Fehlerminimierung eine direkte Angabe zur Größenverteilung.


Brownsche Bewegung

Zeta-Potential

Das Zeta-Potential ist das elektrokinetische Potential in kolloidalen Dispergierungen, bzw. das elektrisches Potential zwischen zwei Grenzflächen an der Scherebene relativ zum Punkt innerhalb der Volumenflüssigkeit. Mit anderen Worten ist das Zeta-Potential die potentielle Differenz zwischen dem dispergierten Medium und der stationären Ebene der Flüssigkeit am dispergierten Partikel.


Zeta Potential erklärt


Partikel Suspension mit optischer Sonde
Partikel in Dispersion sind in ständiger Brownscher Bewegung. In einem elektrischen Feld bewegen sie sich zusätzlich aufgrund ihrer Ladung, dies wird elektrophoretische Mobilität genannt. Das Ergebnis ist eine Modulation des durch Brownsche Bewegung erzeugten Powerspektrums und wird Moduliertes Powerspektrum (MPS) genannt. Das MPS-Signal ist proportional zum Zeta-Potential:

Die Sonde mit 180°-Rückstreuung von Microtrac ermöglicht Analysen des Zeta-Potentials bei hohen Konzentrationen, welche nahe an der Originalkonzentration der Suspension liegen.

Hohe Konzentration – Die Microtrac-Sonde wird mit einer Elektrode gekoppelt, Spannung erzeugt und ein elektrisches Feld angelegt, was genaue ZP-Analysen über große Konzentrationen ermöglicht

Hohe Genauigkeit – Die Zeta-Sonde von Microtrac misst das MPS-Signal mittels Hochfrequenzmodulation, was eine Korrektur des elektroosmotischen Flusses überflüssig macht

Hohe Präzision – Erzielt durch Inklusion Brownscher Bewegung & FPS

Kleine Volumina – Kompaktes Sonden- / Probeninterface erlaubt kleinstes Volumen: 150 μL


Volle Größenverteilung & Peak-Analyse

Analyse der Verteilung – Für breite Partikelgrößenverteilungen von nm bis μm

Analyse der Peaks – Schnelle Resultate mit Größen- und Volumenkonzentration. Dieser Modus erlaubt eine akkurate Bestimmung von multi-modalen Verteilungen

Simulation von Altgeräten – Spezielle Algorithmen ermöglichen die Übernahme von historischen Spezifikationen für die Datenkonsistenz mit Altgeräten


Jenseits von Größe & Zeta-Potential

Molekulargewicht
Die Methode des Frequenz-Powerspektrums misst das Streulicht von Molekülen, welches als primäre Größe in die Berechnung des Debye Plots eingeht. Der konzentrationsabhängige refraktive Index (dn/dc) eines Moleküls, der für die Debye Plot-Analyse benötigt wird, kann mit der Microtrac-Sonde mittels einem eingebauten Index-Kalkulator berechnet werden.

Volumenkonzentration
Der „Mode“-Analysemodus bestimmt nicht nur die Größe sondern auch die Volumenkonzentration (% Vol) jedes Peaks in der Probe durch die Höhe des Powerspektrum-Signals. Dies ist ideal um Reaktorprozesse und Nano-Reibungsmühlen zu überwachen.


At-Line / On-LineMicrotrac Nanotrac Flex Sonde im Verbund mit Reaktor

Der Nanotrac Flex kann auch mit Liquid-Handling-Robotern am Kundenstandort eingesetzt werden. Das Interface unserer FLEX-Software verbindet sich mit externen Prozesskontrolleinheiten, um Messungen auf Abruf zu starten und Daten auf andere Computer oder in andere Netzwerke zu exportieren.

Die externe Sonde kann ebenfalls in Hochdurchsatz-Arbeitsstationen integriert werden, um in Formulierungsbehältern und Synthese-Reaktoren die Partikelgröße zu bestimmen. Automatische Verdünnung und Spülung können hinzugezogen werden.

Eine Durchflusszelle ist für On-line-Bypass-Messungen ohne Verdünnung für einen Druck mit bis zu 6 Bar erhältlich.


Das DLS-Portfolio von Microtrac beinhaltet:

Nanotrac Wave II – Messung von Partikelgröße, Zeta-Potential und Molekulargewicht in einem geschlossenen System.

Nanotrac Flex – Ein Analysegerät für Nanopartikelgrößen, ausgestattet mit einzigartiger Sondentechnologie.

Nanotrac Wave II Q – Messsystem für Nanopartikelgröße unter Nutzung von Küvetten als Probenzellen.

Alle Systeme sind konform zu ISO 22412 und erfüllen alle Sicherheitsvorgaben nach CFR21 Part 11.

Werfen Sie einen Blick in unsere Produktbroschüre und sehen Sie, welches DLS-System von Microtrac genau das richtige für sie ist.


Wussten Sie, dass Sie gleichzeitig Größe und Volumenkonzentration mit unseren DLS-Systemen messen können?

Schauen Sie sich diese Präsentation an, um mehr über diese einzigartige Fähigkeit zu erfahren.

Um mit einem unserer erfahrenen Mitarbeiter über die DLS-Geräte von Microtrac zu sprechen, nehmen Sie Kontakt mit uns auf.


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