Difracción láser

Las mediciones por difracción láser captan información relacionada con la distribución del tamaño de las partículas midiendo la intensidad de dispersión como una función del ángulo de dispersión, la longitud de onda y la polarización de la luz según los modelos de dispersión aplicables. Este es un método absoluto que no requiere calibración. La difracción láser ofrece una serie de ventajas, como facilidad de uso, funcionamiento rápido, alta reproducibilidad y un amplio intervalo de tamaños dinámicos, que abarca casi cinco órdenes de magnitud (de nanómetros a milímetros).

En las últimas dos décadas, la difracción láser ha sustituido a los métodos convencionales, como el tamizado y la sedimentación, para medir partículas más pequeñas que unos pocos milímetros y ha sustituido la microscopía óptica y electrónica para las partículas más grandes (>50 µm).

Inicialmente, la determinación del tamaño de las partículas por difracción láser se limitaba al uso de la teoría de la difracción de Fraunhofer. Hoy en día, los analizadores por difracción láser van más allá de simples efectos de difracción. Los enfoques generales se basan actualmente en la teoría de Mie y se emplea la medición de la intensidad de la dispersión en un amplio intervalo de dispersión angular. Además, a menudo se utilizan fuentes de luz distintas del láser para complementar la fuente de láser principal y obtener información característica adicional acerca de las partículas de tamaño submicrón.

ilustración de difracción láser

Esquema típico de un instrumento de difracción láser y las funciones principales de cada elemento

El proceso comienza con una fuente de luz que genera un haz monocromático. Después de pasar por varios componentes ópticos, el haz sin procesar crea un haz colimado expandido que ilumina las partículas en el volumen de dispersión. Las partículas dispersan la luz, generando patrones de dispersión angular únicos.

Estos patrones de dispersión se transforman en un patrón de intensidad espacial que se detecta mediante un arreglo de fotodetectores multielemento. Posteriormente se procesa y digitaliza la fotocorriente, para crear un patrón de flujo de intensidad que se convierte en una distribución del tamaño de las partículas.

Algunas partículas industriales no son esféricas, pero los efectos de dispersión de las esquinas y los bordes de estas partículas se suavizan debido al movimiento de rotación y traslación de circulación de la muestra durante la medición. Esto permite la aplicación de la Teoría de Mie o Fraunhofer a los sistemas con un único parámetro: el diámetro. Este método solo arroja valores aparentes, y es importante darse cuenta de que el "tamaño" que se obtiene de la mayoría de las tecnologías de medición de tamaño de partículas (incluida la difracción láser) puede diferir de la dimensión real. Hasta la fecha, el modelado esférico es la única opción factible para los instrumentos comerciales diseñados para medir tamaño en una amplia gama de muestras, independientemente de la forma real de las partículas.

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