動的光散乱式 粒度分布測定装置

一般的に、熱運動下での粒子の光散乱強度を取得することは、「動的光散乱法 (Dynamic Light Scattering; DLS)」というナノ粒子の物性評価法の1つして知られています。NANOPHOXは、動的光散乱法の1種である「光子交差相関法 (Photon Cross-correlation Spectroscopy; PCCS)」（Sympatec英語サイトへ）を実装した測定装置です。簡単な操作だけで、0.5～10000nmの高濃度スラリーおよびエマルションの粒度分布を高解像度に測定できます。この方法で、ナノ粒子の粒子径、粒度分布、多分散性、分散安定性などが評価できます。

光子交差相関法では、1つの試料に対して光源と検出器を2つずつ用いることで、測定時の多重散乱の影響を排除できます。そのため、高濃度の試料でも、より高い真度で測定できます。これによって、粒子の凝集や沈降を区別できるだけでなく、粒子間相互作用や粘度変化などの効果についても評価可能になります。NANOPHOXは、研究開発や品質管理用途に最適です。適用例として、ポリマーのスラリーやエマルション、医薬品エマルション、インク、ナノ粒子などが挙げられます。たとえば、薬学や生化学分野では、原薬キャリア用ナノ粒子のドラッグデリバリー性能の評価などに活用されています。

 
NANOPHOXの装置構成。2つのレーザー光源、2つの光検出器、およびコリレーターから構成される。

 

動的光散乱法の伝統的な測定手法の1つとして、「光子相関法 (Photon Correlation Spectroscopy; PCS)」があります。この手法は、1つの光源と1つの検出器で、散乱光強度の自己相関を測定します。しかし、この手法では多重散乱が影響するため、妥当な測定結果を得るためには、試料を高倍率に希釈する必要があります。これに対して、光子交差相関法では、1つの試料に対して2つの独立した光散乱強度を同時に取得します。この両方の信号の相関性を解析することで、個々の信号に重畳された多重散乱の影響のみを打ち消します。そのため、光子交差相関法は、光子相関法では適切に測定できない高濃度の試料でも、正しく測定できます。なお、光子交差相関法はISO 22412 (JIS Z 8828) で規定されています。

 
  • 粒子径、粒度分布、および分散安定性の評価
  • 懸濁液およびエマルション中のナノ粒子に適用可能
  • 研究、開発、品質管理用途に最適
  • 試料体積濃度0.0001～約20%まで対応
  • 多重散乱効果の排除による、高濃度試料への対応
  • 粒子径の変化やバイモーダル分布を高感度に測定
  • 分散安定性や粒子径変化をリアルタイムで測定。

 
 

 

NANOPHOXは、0.5nm～10,000nmという広範囲の粒子径を、体積濃度約20％まで測定可能です。また、30mWの高出力半導体レーザーと高感度のアバランシェフォトダイオードによって、最小体積濃度はわずか10-4％まで測定できます。NANOPHOXは光子交差相関法と光子相関法の両方の解析モードを備えているため、このような広い濃度範囲に対応できます。

NANOPHOXは精密な温度制御装置を備えており、0～90℃の範囲で正確に制御できます。そのため、各温度における試料の分散状態を簡単に測定できます。そのため、粒子間相互作用や動粘度の変化など、集合体の微視的な現象も定量的に評価できます。