За последние 30 лет лазерная дифракция превратилась в самый распространенный метод анализа размера частиц для всех видов аэрозолей, суспензий, эмульсий и спреев как в лабораторных, так и в производственных условиях.

Дифракция лазерного луча – это результат интерференции света на частицах, что математически может быть описано Теорией Фраунгофера или Ми. Для отдельной сферической частицы дифракционная картина имеет типичную круговую структуру. Расстояние r0 от первого минимума до центра зависит от размера частицы, как это показано на рис.1 и 2. Поглощение распределения интенсивности отраженного света происходит при помощи мульти-элементного фотодетектора, как это показано на рис.3.

рис1. Дифракционная картина маленькой частицы	рис.2 дифракционная картина большой частицы	рис.3  Интенсивность распределения от маленькой частицы, зафиксированная полукруглым фотодетектором

Одновременная дифракция более чем одной частицы приводит к суперпозиции дифракционнных картин индивидуальных частиц, в то время как частицы движутся, а дифракция между ними усредняется.

IВ 1983 Sympatec стала пионером в оценке распределения по размерам частиц без дополнительных параметров с использованием алгоритма независимой математической модели. Это было достигнуто благодаря введению алгоритма Филлипса-Твоми в инверсионный процесс.

Решения Sympatec HELOS и MYTOS

Основываясь на физических принципах лазерной дифракции, компания Sympatec разработала анализаторы размера частиц HELOS для лабораторий и MYTOS для поточного анализа со следующими особенностями:

Аналитический модуль

Так как интенсивность дифракционной картины очень низкая и имеет наименьшую неопределенность, что приводит к большому числу ошибок  в объеме Q3(x) важно получить максимально возможную интенсивность данных для применения инверсионного алгоритма.

	1.	Sympatec использует гелий-неоновый лазер с длиной волны 632.8 нм длинным резонатором и сложный пространственный фильтр в блоке расширения луча для создания практически идеально плоской волны для подсвечивания частиц.
	2.	Все датчики лазерной дифракции работают в параллельном лазерном луче. Дифракционная интенсивность в этой установке передается под углом q в виде кольца с радиусом r на детектор вне зависимости от позиции частицы благодаря линзе Фурье. Точно подобранный диаметр луча для каждого отдельного диапазона в сочетании с индивидуальным определением рабочего расстояния являются очень важными для корректного измерения в разбрызгивающихся аэрозолях и спреях.
	3.	Качество линзы Фурье определяет точность преобразования угла q отраженного света в радиус r. оптические модули самого высокого качества обычно состоят из 10 линз для достижения необходимой точности в 8 соединяющихся измерительных диапазонах.
	4.	Не все частицы имеют сферическую форму, но все дифракционные картины симметричны на 180°. Вот почему Sympatec использует мульти-элементный фотодетектор с полукруглыми кольцами, которые как раз разделены на 180°. Таким образом результаты не зависят от систематического положения частиц, например, в диспергирующей жидкости.
	5.	Интенсивность и пространственное распределение должны быть измерены с максимально возможной точностью. В детекторе применены последние технологии, которые были специально разработаны и произведены для Sympatec, чтобы показать непревзойдённые характеристики: например, самая высокая линейность и однородность, нулевое отражение, нулевые перекрестные помехи, нулевой шум и скорость.
	6.	Детектор улавливает маленькие фото-токи. Внешний электрический шум может быть удален на последующих этапах обработки данных на ПК. В Sympatec используют специальные высокоскоростные цифровые изоляторы для полной изоляции.
	7.	Стабильная оптическая подставка из из экструдированного алюминиевого профиля в сочетании с металлическим корпусом и модулем авто-выравнивания позволяет идеально центрировать детектор по оптической оси. Анализатор может работать в любом положении. качество и стабильность этой установки проявляется и в максимальном диапазоне анализа размера частиц: это 8750 мкм, уникальное значение для анализаторов размера частиц, использующих лазерную дифракцию.

Диспергирование

8.

Если частицы слипаются друг с другом, то измерение размера методом лазерной дифракции покажет результаты измерения агломератов, а не отдельных частиц. Поэтому полное диспергирование образца имеет ключевое значение. В семействе приборов HELOS ширина измерительной зоны равно 123 мм (в HELOS-VARIO до 1.4 м). В нее легко монтируются модули диспергирования сухих порошков, суспензий, аэрозолей, и спреев для оптимальной адаптации пробы для лазерной дифракции – сухие образцы должны измеряться в сухом виде, мокрые – в мокром состоянии.

Модульность

9.

HELOS и модули диспергирования для него полностью совместимы. Любые расширения диапазона измерения дополнительными модулями измерения полностью совместимы со всеми модулями диспергирования и дополнительными аксессуарами.

Наши системы лазерной дифракции полностью соответствуют требованиям качества для фармацевтической отрасли. Они соответствуют ISO 13320-1 и CFR 21 rule 11.