LABO November 2011 21 www.labo.de – Fachbeitrag Streuanteil.
Daher sind für die Messung etwas größere Probenanteile von weni- gen % Materialanteilen nötig.
Lichtzentrifugen hingegen messen die Extinktion des Lichtstrahls, also die Summe aus Absorption und gestreu- tem Anteil.
Die ermittelten Größen- werte sind direkt korrekt.
Da aber der Streuanteil abhängig von der Größe der Teilchen ist, muss zur korrekten Be- stimmung der Mengenverteilung bei Lichtdetektion mittels Mie-Korrektur berichtigt werden.
Diese Mie-Korrektur ist meist in den Programmen hinterlegt, genau genommen aber eine Funktion der optischen Eigenschaften des Pro- benmaterials.
Die Zentrifugalsedimentation bietet dabei mehrere große Vorteile: Erstens eine bessere Größenaufl ösung.
Es wur- de bereits darauf hingewiesen, dass bei den Lichtstreumethoden eine Aufl ösung von Größenverhältnissen 1 : 2 bestenfalls möglich ist unter der Voraussetzung, dass die Populationen ähnlich intensiv streuen.
Dies ist hier nicht notwendig, daher gibt es auch kaum Probleme mit Störpartikeln.
Daraus ergibt sich gleich- zeitig der Vorteil, dass der Größenbe- reich einer einzelnen Probe wesentlich breiter sein kann.
Mittels Zentrifugalsedimentation können Größen unterschieden werden, die sich um weniger als 1 : 1,2 unter- scheiden.
Bild 4 zeigt eine Latexprobe von Teilchen mit einem Durchmesser von 495 nm, die nicht re-suspendiert bzw.
stabilisiert wurde.
Deutlich unterschie- den werden die Aggregate aus zwei oder drei Partikeln – eine Aufl ösung, die mit Lichtstreuverfahren niemals erreich- bar wäre.
Limitierend ist aber die Tatsache, dass die Zeitunterschiede für die Sedimenta- tion sehr unterschiedlicher Teilchen sehr groß sind.
Wird hohe Sedimentations- kraft durch hohe Drehzahl eingesetzt, sind große Partikel sofort ausgeschie- den, ohne die Größen richtig erfassen zu können.
Wird zur genauen Bestimmung großer Teilchen mit geringer Drehzahl gearbeitet, dauert die Sedimentation kleiner Teilchen sehr lange – mehre- re Stunden sind nicht ungewöhnlich.
Zur Lösung dieser Schwierigkeit gibt es mehrere Ansätze.
Erstens können mit derselben Probensuspension zwei Läufe durchgeführt werden.
Einer mit gerin- ger Drehzahl zur Aufl ösung großer Par- tikel und nach Resuspension ein zweiter mit hoher Drehzahl zur Bestimmung der sehr kleinen.
In der Software werden die- se beiden Läufe dann zu einer einzigen Analyse vereinigt.
Eine weitere Möglichkeit ist es, am Anfang mit geringer Drehzahl zu arbei- ten und später sukzessive die Geschwin- digkeit zu erhöhen, was als „speed ramping“ bezeichnet wird.
Dies ist mit geringem instrumentellen Aufwand möglich, weil die Zentrifuge ohnehin eine Drehzahlregelung haben muss, um die Sedimentationskraft zu berechnen.
Großer Nachteil dieser Technik ist es allerdings, dass dabei der Vorteil einer Absolutbestimmung verloren geht, weil nicht mehr bekannt ist, wie weit Parti- kel bereits sedimentiert sind und wel- che Kraft daher wirkt.
Wird mit dieser Technik gearbeitet, muss der Lauf durch eine Kalibration mit bekannten Teilchen (gleicher Größe und Dichte) geeicht werden.
Schließlich gibt es die Möglichkeit, nach einer kurzen Eingangsphase, in der große Teilchen bestimmt werden kön- nen, den Detektorkopf entgegen der Sedimentationsrichtung zu bewegen.
Dies entspricht einer Kompression einer langen Sedimentationsdauer auf einen Bruchteil dieser Zeit.
Da zu jedem Zeit- punkt bekannt ist, an welcher Radialpo- sition gemessen wird, bleibt der Vorteil einer Absolutmessung erhalten.
Verteilungsgewichtung Auch wenn Sedimentationszentrifugen absolute Größenresultate geben, bleibt noch ein wichtiger Punkt, der oft ver- nachlässigt wird: die Gewichtung des Resultats.
Eine Größenverteilung kann nach Anzahl, Oberfl äche oder Volumen Fachbeitrag Brookhaven, wenn es darum geht, richtige Größenwerte ohne Kalibration zu erhalten Absolute Partikelgröße im nm-Bereich Im Labor XDC Röntgenzentrifuge In der GPC/SEC NanoDLS Detektor BI-XDC, das ideale Instrument für QC, Forschung und Entwicklung.
Die Kombination von Gravitations- und Zentrifugal-Sedimentation bringt aufgrund des bewegten Detektorkopfes rasche und genaue Werte der Verteilungen über die „ein Mikron“ Schwelle, hohe Auflösung, keine opt.
Korrekturen, für Elemente ab Si und Al aufwärts.
Durch Verschmelzen von Messungen im Zentrifugal- und Gravitationsmodus kann der große Bereich von 10nm bis 100 ?m abgedeckt werden.
NanoDLS: Nanopartikelgrößenmessung aus ?L-Mengen mit 0,5 bis 1?m Radius.
Ermittlung des hydrodynamischen Radius im Durchfluss 2,5 ?L Zelle 5,1 ?L System- volumen thermostatisiert USB-Anschluss Messung in Batch oder Flow Mode bis zu 0,5 mL/min Modewahl ohne Umbau über ein eingebautes Ventil vollwertiger DLS Analyzer TurboCorr multi Tau Korrelator mit 510 echten Kanälen 660nm 35mW stabilisierter Laser integriertes Interface zur GPC/SEC Anlage unterschiedliche Software Pakete: Labor-DLS, automat.
OnLine-Größenmonitoring, ParSec als Betriebsprogramm für SEC/GPC Anlagen.
LaborChemie GmbH.
1230 Wien, Kanitzgasse 21 Österreich tel.
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[email protected] www.laborchemie.com ?? 52 ? Bild 4: Hohe Aufl ösung in der Scheibenzentrifuge.
