Diffraction laser

Les mesures de diffraction laser enregistrent des informations sur la distribution des tailles de particules en mesurant l’intensité de diffraction en fonction de l’angle de diffraction, de la longueur d’onde et de la polarisation de la lumière en fonction des modèles de diffraction applicables. Il s’agit d’une méthode absolue qui ne nécessite pas d’étalonnage. Les diffractions laser offrent différents avantages, dont la facilité d’emploi, le fonctionnement rapide, la haute reproductibilité et la plage étendue de tailles dynamiques, couvrant pratiquement les cinq ordres de magnitude, des nanomètres jusqu’aux millimètres.

Au cours des deux dernières décennies, la diffraction laser s’est substituée aux méthodes classiques, comme le criblage et la sédimentation des particules de taille inférieure à quelques millimètres, et a remplacé la microscopie optique et électronique pour les plus grandes particules (> 50 µm).

Initialement, la détermination de la taille des particules par diffraction laser s’est cantonnée à l’utilisation de la théorie de la diffraction de Fraunhofer. Actuellement, les analyseurs de diffraction laser dépassent les simples effets de diffraction. Les approches sont désormais fondées sur la théorie de Mie, et la mesure de l’intensité de la diffraction sur une plage angulaire de diffraction étendue est employée. De plus, des sources lumineuses sans laser sont souvent utilisées pour compléter la source laser principale afin d’obtenir des informations caractéristiques supplémentaires sur les tailles de particules inférieures au micron.

laser diffraction illustration

Le procédé commence par une source lumineuse, qui génère un faisceau monochromatique. Après avoir franchi différents composants optiques, le faisceau brut crée un faisceau collimaté étendu, qui illumine les particules dans le volume de diffraction. Les particules dispersent la lumière, ce qui génère des motifs de diffraction angulaires uniques.

Ces motifs de diffraction sont transformés dans un modèle d’intensité spatiale, détecté par un groupe de photo détecteurs multi-élément. Un courant photoélectrique est ensuite traité et numérisé, créant un modèle de flux d’intensité converti en distribution des tailles de particules.

La plupart des particules industrielles s’apparentent étroitement à des sphères, et les effets de diffraction des coins et des bords de ces particules sont lissés en raison de leur effondrement et du mouvement de rotation de la circulation de l’échantillon lors de la mesure. Cela permet d’appliquer la théorie de Mie ou de Fraunhofer aux systèmes avec un paramètre : le diamètre. Cette méthode n’apporte que des valeurs apparentes, et il est important de se rendre compte que la « taille » obtenue à l’aide de la plupart des technologies de détermination de la taille des particules (diffraction laser y compris) peut différer de la dimension réelle. À ce jour, la modélisation sphérique est la seule option opérationnelle pour les instruments en vente dans le commerce, conçus pour déterminer la taille d’une grande variété d’échantillons, indépendamment de la forme réelle des particules.