В анализаторе размеров частиц DIPA2000i, производства компании Donner Instruments, Израиль реализованы два метода определения размеров частиц – хордовый метод и прямая обработка видеоизображений, что позволяет полностью закрыть наиболее интересный для многих научных задач диапазон размеров частиц от 0,1 мкм до нескольких мм. В отличие от наиболее распространенных на данный момент дифракционных анализаторов размеров частиц, работающих в схожем диапазоне размеров, указанные методы не содержат в своей основе сложных физических теорий и не предполагают наличия обширных знаний о физических характеристиках анализируемых образцов. В обоих методах реализуется подход построения распределения размеров частиц на основе сигналов, полученных от отдельных частиц. Это обеспечивает как повышенную чувствительность к мелким частицам, присутствующим в образце, а с другой – высочайшее разрешение метода, поскольку каждый регистрируемый сигнал отдельной частицы пропорционален размеру конкретной частицы.

Приборы DIPA2000i используются во многих европейских лабораториях для решения широкого круга задач по анализу размеров и формы частиц в жидких взвесях, аэрозолях и в сухих порошках. За последнее десятилетие они зарекомендовали себя надежными приборами, способными с высокой точностью решить множество задач по анализу сложных, низко и высококонцентрированных взвесей частиц во множестве жидких и газовых сред, недоступных для решения стандартными методами определения размеров частиц. За годы использования появилась целая линейка сменных блоков проточных кювет и других приспособлений, позволяющих проводить измерение размеров частиц в различных объектах. Смена одного кюветного блока на другой занимает пару минут и не включает сложных операций, обеспечивая возможность закрытия широкого круга задач одним прибором.

Хордовый метод

Хордовый метод основан на использовании вращающегося с постоянной скоростью лазерного луча, который проходит через взвесь частиц, а затем регистрируется на детекторе. При прохождении частицы через сфокусированный луч, регистрируемый сигнал интенсивности луча лазера падает на время, пропорциональное размеру частицы и обратно пропорциональное скорости вращения луча лазера.  Измеряя данное время и зная приборную скорость вращения луча лазера легко определить размер данной частицы. Автоматизированная система сбора данных позволяет собрать информацию о различных частицах и построить их распределение, точность которого определяется лишь количеством собранной информации об отдельных частицах. Программа строит распределение по выбранным параметрам в реальном времени.

При прохождении частицы через фокус луча регистрируемый сигнал изменяется независимо от природы частицы (пузырь, твердая частица или мицелла) и среды диспергирования (воздух, вода, стекло и т.п.) – природа частиц и среды влияет лишь на интенсивность изменения сигнала, которая , в общем случае, не влияет на измерение данным методом. Самостоятельное вращение и перемещение луча лазера обеспечивает возможность получения информации о неподвижных частицах, например, о распределении размеров в аэрозоле, предварительно собранном на стандартный слайд. С другой стороны, высокая скорость вращения луча позволяет пренебречь движением частиц во время измерения, включая как малые потоки жидких взвесей и оседание частиц, так и свободным падением или перемещением частиц в токах аэрозолей.

Прибор может комплектоваться одной или двумя сменными линзами, позволяющими получать распределение частиц в диапазоне от 0,1 до 300 мкм или от 10 до 3600 мкм. Также доступны различные модули: проточные или стационарные кюветы для работы с прозрачными и полупрозрачными жидкостями, блоками анализа падающего или вдуваемого порошка, блоком для регистрации размеров частиц на слайдах, блоки диспергирования и т.п. При отсутствии необходимости использования видеомодуля, например, для рутинных измерений частиц с размерами менее одного микрона, прибор может поставляться без него.

Видеометод

Нет ничего более наглядного, чем изображения частиц. По ним можно сделать выводы об их природе (пузырь, мицелла или частица) и об их форме (сферы, агломераты или палочки), а также продемонстрировать реальные изображения всем заинтересованным или сомневающимся лицам. Второй канал прибора DIPA2000i – это видеокамера высокого разрешения с микрофокусом и высокой скоростью съемки, позволяющая фиксировать изображения движущихся частиц для дальнейшей обработки. Видеоанализ производится одновременно с хордовым и дает возможность дополнительной коррекции формы для несферических объектов анализа.

Быстрая программа обработки изображений позволяет не только строить распределение частиц по размерам в реальном времени, но и создавать распределения частиц по форме и другим параметрам. Программа распознавания изображений сохраняет изображения и информацию по отдельным частицам в базе данных. Средства базы данных позволяют сделать выборку изображений по заданным параметрам с целью уточнения информации, например, по крупным частицам. Видеосигнал сохраняется на компьютере в необработанном виде, что дает возможность вернуться к его обработке после эксперимента.

Доступны три варианта сменных линз для съемки частиц для диапазонов 1-150 мкм, 10-600 мкм и 20-3600 мкм. Разрешение соответствует размеру пикселя, который приблизительно равен нижнему пределу диапазона. В стандартном варианте прибор позволяет проводить видеосъемку жидких или твердых частиц в потоке. При отсутствии необходимости в блоке анализа хордовым методом прибор может им не комплектоваться. Более того, существует возможность отдельной поставки видеокамеры и программы для установки на обычный микроскоп для анализа изображений частиц с предметного столика (например, со слайдов или чашек Петри), позволяющей значительно облегчить задачи рутинного анализа по подсчету и определению размеров частиц микроскопическими методами. Для видеометода доступен тот же набор сменных кюветных модулей, что и для хордового метода.

Блоки кювет

DCM-1. Стационарная кювета с магнитным перемешиванием  для определения размеров частиц в диапазоне до 80 мкм. Блок позволяет закреплять стандартную 1 см кювету, прозрачную со всех сторон. Перемешивание осуществляется с помощью магнитного якорька и препятствует быстрому оседанию крупных частиц. При желании можно использовать одно- или многоразовые кюветы без необходимости снятия блока с прибора.

DCM-4. Проточная кювета для жидкостей полезна для анализа больших объемов жидкости или осуществления непрерывного анализа или контроля частиц в диапазоне от 0,1 до 3600 мкм. Достаточно большой объем кюветы позволяет работать и с крупными и с мелкими частицами, что создает дополнительную универсальность. Простой способ ввода жидкостей позволяет конструировать собственные решения для наблюдения за частицами.

DCM-6. Кювета для анализа потока аэрозолей позволяет рассматривать частицы в токе воздуха или другого нетоксичного и невзрывоопасного газа. При анализе распределений по размерам в некоторых сухих порошках мокрое диспергирование нежелательно. В этом случае компания Donner Technologies рекомендует использовать данную кювету совместно с генератором аэрозоля собственной разработки AeroC. Это позволяет оценить степень агломерации порошка и его размеры.

DCM-8. Ячейка для микропотоков позволяет работать с небольшими потоками жидкостей и анализировать частицы размером до 60 мкм. Данный блок актуален при небольших количествах частиц/взвесей, например, при работе с клетками и другими биообъектами или в качестве аналитического блока после разделения частиц лабораторными методами.

DCM-10. Блок крепления и анализа слайдов позволяет определелять распределение частиц размером до 60 мкм, собранных на слайд. Блок полезен не только для отраслей, традиционно использующих слайды для сбора образцов для микроскопического анализа. Совместно с диспенсером сухого порошка PD данный блок позволяет быстро проанализировать распределение частиц любого сухого материала.

DCM-11. Блок кювет с контролируемой температурой предназначена в первую очередь для оценки содержания и размеров частиц в вязких средах. Доступные размеры частиц составляют 0,1-120 мкм. Контроллер температуры TCU позволяет достаточно точно задавать температуру в кювете до 130 С, что дает возможность рассмотрения воскообразных материалов. В блоке используются стандартные 1 см кварцевые или стеклянные кюветы, прозрачные с 4 сторон.

DCM-12. Кювета свободного падения помогает определить размеры гранулированных материалов в диапазоне от 0,1 до 3600 мкм, что полезно в задачах контроля качества материалов, склонности к истиранию и размеров порошков, например, в фармацевтической или пищевой промышленности. Стандартный податчик гранулированных материалов PF позволяет подавать гранулы небольшими порциями, что упрощает анализ.