Mesure des particules de petite taille

Les petites particules sont un véritable défi pour la technologie de diffraction laser. Lorsqu'elles sont éclairées par un faisceau laser, les particules de grande taille diffusent la lumière à des angles faibles, les minima et maxima étant facilement détectables dans le motif de diffusion. Des détecteurs placés à des angles faibles par rapport au trajet optique avec une résolution angulaire suffisante peuvent détecter ces maxima et minima. Plus les particules sont petites, plus le rapport dimension de la particule sur longueur d'onde de la lumière (d/λ) est réduit. Par conséquent, le motif de diffusion devient plus lisse et moins anguleux, ce qui rend la mesure difficile. En outre, les petites particules diffusent faiblement la lumière et les maxima et minima ne peuvent être mesurées qu'à des angles très élevés, ce qui affecte la détection et la résolution du motif de diffusion. Les fabricants utilisent diverses solutions pour pallier ces restrictions avec plus ou moins de succès. La plupart se concentrent sur la mesure de la lumière rétrodiffusée.

Biais liés à la mesure des particules non sphériques

La plupart des dispositifs de granulométrie laser ne tiennent pas compte de la forme des matériaux mesurés, quelle que soit la taille des particules. Les modèles mathématiques utilisés pour calculer les répartitions s'appuient sur des systèmes sphériques. Ainsi, toute répartition rapportée est essentiellement équivalente à une répartition sphérique du matériau analysé. Dans la plupart des cas, cela s'avère suffisant car de nombreuses particules se rapprochent suffisamment des systèmes sphériques. Mais pour de nombreuses particules ne présentant pas une sphéricité parfaite, la répartition par taille ainsi obtenue n'est que nominale ou apparente et s'avère biaisée. Dans certains cas extrêmes, les résultats utilisant un modèle sphérique avec des particules non sphériques sont très éloignés de la réalité. On observe ce biais lorsque l'on compare les résultats de diffraction laser avec d'autres résultats, tels que ceux obtenus avec la technologie PIDS (Polarization Intensity Differential Scattering, diffusion différentielle d'intensité de polarisation).

Comparaison de la technologie PIDS et de la diffraction laser

La technologie PIDS s'appuie sur la théorie de Mie sur la diffusion de la lumière et sur la nature transversale de la lumière. Avec un vecteur magnétique et électrique (à 90°), si le vecteur électrique est de type « haut et bas », la lumière est considérée comme étant polarisée verticalement. Lorsqu'un échantillon est éclairé avec une lumière d'une longueur d'onde polarisée donnée, le champ électrique oscillant crée un dipôle (ou une oscillation) des électrons de l'échantillon. Ces oscillations se trouvent dans le même plan de polarisation que la source de lumière propagée et les dipôles de particules oscillants rayonneront de la lumière dans toutes les directions, sauf celle de la source de lumière irradiante. Trois longueurs d'onde (475 nm, 613 nm und 900 nm) éclairent successivement l'échantillon d'une lumière polarisée verticalement puis horizontalement. La lumière diffusée ou rayonnée provenant des échantillons est mesurée sur une plage d'angles. L'analyse des différences pour chaque longueur d'onde fournit des informations sur la répartition par taille des particules de l'échantillon. L'objet de la mesure est la différence entre les signaux polarisés verticalement et ceux polarisés horizontalement et ne se limite pas aux valeurs à une polarisation donnée.

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