Saturn DigiSizer II

Hochauflösender digitaler Partikelgrößenanalysator

Großer Fortschritt in der Technologie zur Partikelgrößenbestimmung

Der Saturn DigiSizer® II  ist das erste verfügbare Partikelgrößenmessinstrument, bei dem das Verfahren der Lichtstreuungsanalyse zum Einsatz kommt, welches eine fortschrittliche digitale Erkennungstechnologie für eine außergewöhnlich hohe Auflösung, Genauigkeit, Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit nutzt. Durch einen modernsten CCD-Detektor, der über drei Millionen Detektorelemente enthält, kann der komplett automatisierte Saturn DigiSizer II eine hochauflösende, digitale Darstellung des Musters erfassen, welches aus dem von einer Probe gestreuten Laserlicht stammt. Die daraus gewonnenen Informationen werden dann mithilfe von Datenreduzierung auf Grundlage der Mie-Theorie verarbeitet. Das Messinstrument liefert schnelle, detaillierte Ergebnisse, die auf allen Saturn DigiSizer-Geräten wiederholbar und zwischen ihnen reproduzierbar sind.

In den letzten Jahrzehnten gab es bedeutende Fortschritte bei den Verfahren zur Partikelgrößenbestimmung. Einer der wichtigsten Beiträge in diesem Feld ist die Anwendung von laserbasierten Technologien, die durch die Verwendung moderner Lichtsensoren und digitaler Computer ergänzt werden. Eine Zeit lang haben die Fortschritte bei der Technologie der Laserlichtstreuung zu schnelleren Analysen geführt, aber die Qualität der Messungen war beschränkt, was häufig an Unzulänglichkeiten des Detektors lag.

Micromeritics erkannte dieses Bedürfnis nach einem besseren Detektionsvermögen und entwickelte den Saturn DigiSizer, ein Analysator, der eine Laserdiode und ein modernes ladungsgekoppeltes Bauelement (Charge-Coupled Device, CCD) verwendet, um die Empfindlichkeit, Auflösung, Reproduzierbarkeit und Wiederholbarkeit der Partikelgrößenbestimmung durch Laserlichtstreuung deutlich zu verbessern.

Merkmale:

Empfindlichkeit, hohe Auflösung, Reproduzierbarkeit, Wiederholbarkeit:

Mit dem Saturn DigiSizer II hat Micromeritics dieses Verfahren zur Partikelgrößenbestimmung noch weiter verbessert. Durch Verwendung eines modernsten CCD-Detektors mit über drei Millionen Detektorelementen, Mie-Theorie sowie ein einzigartiges Design und Funktionen zur Datenreduzierung bietet der Saturn DigiSizer II dem Benutzer ein äußerst hohes Maß an Auflösung und Empfindlichkeit, die in anderen laserbasierten Systemen zur Partikelgrößenbestimmung nicht verfügbar sind. Durch den Grad der Detaillierung, Genauigkeit und Auflösung können alle verfügbaren Informationen aus der statischen Lichtstreuungsquelle erfasst werden. Benutzer können nun das gleiche Material auf mehreren Instrumenten messen, die sich an verschiedenen Orten auf der Welt verteilt befinden, und erhalten die gleiche, hochdetaillierte Größenverteilungsmessung auf allen Instrumenten. Der Saturn DigiSizer II ist voll automatisiert und es sind nur wenige Eingriffe des Bedieners erforderlich.
  • Er misst sowohl organische als auch anorganische Partikel mit einem volumenäquivalenten Kugeldurchmesser zwischen 40 Nanometern und 2,5 Millimetern.
  • Der CCD-Detektor enthält über drei Millionen Detektorelemente, die äußerst hochauflösende Daten produzieren.
  • Die anpassbare Einheit zur Handhabung flüssiger Proben für automatische Probenahme, Verdünnung und Dispersion ist sowohl in Standard- als auch in kleinvolumigen Konfigurationen verfügbar.
  • Ein Computer kann bis zu zwei Saturn DigiSizer mit jeweils einer Einheit zur Handhabung flüssiger Proben steuern.

  • Der optionale Autosampler MasterTech 052 ermöglicht die unbeaufsichtigte Analyse von bis zu 18 Proben.

  • Schnelle, detaillierte Ergebnisse, die auf allen Saturn Digi Sizer II-Geräten wiederholbar und zwischen ihnen reproduzierbar sind.
  • Das benutzerfreundliche Analyseprogramm umfasst Assistenten und intuitive Bildschirme und kann in der Windows®-Umgebung betrieben werden.

Vorteile:

  • Höhere Empfindlichkeit
  • Höhere Auflösung
  • Bessere Wiederholbarkeit, Analyse für Analyse
  • Größere Genauigkeit
  • Bessere Reproduzierbarkeit
  • Außergewöhnliche Datenqualität

  • Voll automatisiertes System
  • Vielseitige Optionen zur Probenhandhabung
  • Benutzerfreundliche Software
  • Softwareoption zu 21 CFR Part 11
  • IQ-/OQ-Validierungsdienstoption
  • Keine proprietären Algorithmen aus der “Black Box”

Verfahren der Lichtstreuungsanalyse:

Patentierte optische Konstruktion:

CCDs wurden ursprünglich für hochempfindliche und hochauflösende Anforderungen bei der Bildgebung in der Astronomie entwickelt und dort verwendet. Der Saturn DigiSizer II erfasst die Streuungsmuster mithilfe einer patentierten optischen Konstruktion, bei der ein CCD als Lichtdetektor zum Einsatz kommt. Es wird eine hochauflösende Darstellung des Streuungsmusters erfasst, die alle Informationen enthält, welche zur Bestimmung der Partikelgrößenverteilung erforderlich sind.

Durch Micromeritics‘ Anwendung des CCD-Arrays ist keine mechanische Feineinstellung der optischen Ausrichtung mehr erforderlich. Das Instrument wird automatisch durch die Neuzuweisung des CCD-Arrays ausgerichtet, sodass der Streuungswinkel, der jedem Element zugeordnet wird, bis auf weniger als 0,005 Grad in Bezug auf den zentralen, nicht gestreuten Lichtstrahl genau ist. Das CCD-Array des Saturn DigiSizer II verfügt über mehr als drei Millionen Detektorelemente. Die daraus entstehende äußerst hohe Auflösung ermöglicht das Erkennen von feinen Unterschieden in den Streuungsmustern und damit von feinen Unterschieden bei der Partikelgrößenverteilung. Diese winzigen Unterschiede in der Probenpartikelgröße können auf eine Abweichung bei der Herstellung hinweisen, theoretische Studien bestätigen oder widerlegen oder bei der Erklärung natürlicher Prozesse helfen. Eine höhere Auflösung bedeutet mehr Kenntnisse über die Unterschiede zwischen den Proben.

Durch fortschrittliche Konstruktionsmerkmale kann der Saturn DigiSizer ein Lichtstreuungsmuster in einem großen Bereich von Streuungswinkeln mit einem dynamischen Intensitätsbereich von 1 bis 1×1010 messen. In Kombination mit der hohen Winkelauflösung des CCD bietet das Detektorsystem eine effektive Auflösung von mehreren Millionen Pixeln an verschiedenen Positionen im Streuungsmuster, wobei jedes davon winzige Variationen der Lichtintensität erkennt. Durch die hohe Auflösung kann der Saturn DigiSizer äußerst kleine Variationen im Streuungsmuster erkennen, die von Instrumenten mit niedrigerer Auflösung nicht entdeckt werden. Durch dieses große Maß an Genauigkeit bietet der Saturn DigiSizer detailliertere und genauere Informationen zur Partikelgröße als Systeme zur Partikelgrößenbestimmung durch Laserbeugung in herkömmlicher Konstruktionsweise.

Durch die hohe Auflösung kann der Saturn DigiSizer äußerst kleine Variationen im Streuungsmuster erkennen, die von Instrumenten mit niedrigerer Auflösung nicht entdeckt werden.

Micromeritics‘ neuer Ansatz für ein altes Verfahren

Theorien zur Beziehung zwischen einer Partikelansammlung und dem davon gestreuten Lichtmuster wurden bereits im 19. Jahrhundert aufgestellt, dann 1908 mathematisch von Mie vereinheitlicht und 1957 von van de Hulst ausformuliert. In den frühen 1970er Jahren wurden Instrumente zur Partikelgrößenbestimmung durch Laserlichtstreuung auch kommerziell erhältlich. Ein großes Problem bei diesem Verfahren ist bis heute die fehlende Übereinstimmung zwischen Analysen des gleichen Probenmaterials mit Instrumenten von verschiedenen Herstellern und sogar zwischen verschiedenen Modellen vom selben Hersteller.

Dies liegt vor allem daran, dass zu wenige Datenpunkte im Streuungsmuster gemessen werden und nicht ausreichend Versuche unternommen werden, die niedrige Auflösung und andere Unzulänglichkeiten durch softwarebasierte Algorithmen auszugleichen.

Micromeritics hat einen neuen und wirksameren Konzeptionsansatz zur Messung des Streuungsmusters. Anstatt ein Photodioden-Array zur Erfassung der durchschnittlichen Lichtintensitätswerte in größeren Bereichen des Streuungsmusters zu nutzen, verwendet der Saturn DigiSizer II ein hochauflösendes CCD-Array, um schrittweise eine echte digitale Abbildung des Streuungsmusters zu erfassen – und nicht nur die 50 oder 100 Lichtmessungen innerhalb des Musters wie bei nicht digitalen Verfahren.

Mit diesem hochauflösenden, dichten Daten-Array ist das Intensität-Winkel-Diagramm der Daten praktisch durchgehend. Darum kann die Mie-Theorie direkt angewendet werden, ohne Ausgleichsalgorithmus und ohne Rücksicht darauf, ob die Verteilung monomodal oder multimodal ist. Die Qualität der Analyse des Saturn DigiSizer II wird offensichtlich, wenn man das Winkel-Intensität-Diagramm der experimentellen Daten aus der Analyse eines Referenzmaterials (oder einer Mischung aus Referenzmaterialien verschiedener Größe) über das Winkel-Intensität-Diagramm von Daten legt, die anhand der Mie-Theorie für die Referenzgröße(n) berechnet wurden. Bei einem solchen Vergleich handelt es sich um einen Standardbericht, den der Saturn DigiSizer II bietet.