Mastersizer 3000+における測定時の熱影響の削減：熱による影響を排除して、湿式試料の迅速かつ信頼性の高い分析を実現

特定の分散媒を使用してレーザー回折式装置における粒子径分析を実行すると、熱による影響が発生し、バックグラウンドデータの品質の問題が収まるまで、装置の平衡時間が長くなることがあります。Mastersizer 3000+のヒートマネージメントシステムは、測定時の熱不安定性の原因を排除し、結果の信頼性を高め、装置が平衡化する時間を短くします。

分散媒の熱不安定性への対応

Mastersizer 3000は、10年以上にわたって粒子径分析の主力製品として使用されており、その間、市場で入手可能な最も正確で堅牢な粒子径測定システムとして認識されました。また、レーザーモジュール、試料流路、試料チャンバー、検出器がすべて狭いスペースに詰め込まれており、コンパクトです。

Mastersizer 3000がより広く採用されるようになるにつれて、お客様のデータに熱による影響が含まれていることが報告されており、当然のことながら、その原因を特定したいと考えました。

調査の結果、イソプロパノール、ヘキサン、イソオクタンなどの分散媒を使用する場合、分散セル内で若干の温度差のある分散媒の混合が起こる場合があることがわかりました。熱影響の結果として生じる分散媒の密度差は、屈折率差となり、レイリー・テイラー不安定性を引き起こす場合があり、分散媒の入ったセル内に一時的に「模様」が生成され、大きな粒子と同じように光を散乱させます。

予想通り、この問題は特定の分散媒を使用している特定のお客様にのみ影響しました。また、分散媒の温度が平衡になるまで、測定開始までの時間を延長することで回避できることもわかりました。しかし、私たちは、どの分散剤を使用していても、すべてのお客様が高品質のデータを迅速に生成できるようにし、トラブルシューティングに費やす時間、労力、資材を削減できるようにしたいと考えていました。これをきっかけに、新しいMastersizer 3000+のヒートマネージメントシステムを開発しました。

Mastersizer 3000+について

2012年の発売以来、Mastersizer 3000レーザー回折システムは、粒子径分布を取得するための高性能で汎用性が高く、コンパクトな装置として高い評価を得ています。 

Mastersizer 3000は、粉末の流動性と充填性の評価、薬物の溶解速度の評価、食品エマルションの安定性の評価、塗料の光学性能の評価などの用途で、研究開発と製造全体にわたって貴重なツールとなっています。この成功は、ハードウェアとソフトウェアの両方によるものです。長年にわたり、多くの機能とアクセサリに加えて、すべてのMalvern機器に利益をもたらす共通の2つのソフトウェアモジュールをリリースしてきました。稼働時間と使用量を最適化するSmart Managerと、—コンプライアンスとデータ整合性を確保するOmniTrustです。

2024年3月に発売されたMastersizer 3000+は、この伝統を継承しており、粒子径機能を強化し、重要な意思決定に情報を提供する3つのソフトウェア機能とヒートマネージメントシステムが追加されています。

• ルーチン測定とメソッド作成の信頼性を高めるSize Sure
• 実際のの試料測定プロセスに関して、適切に進められているか判断するのに役立つデータクオリティガイダンス
• 標準化され合理的なメソッド作成のためのSOP アーキテクト

これらの機能に加えて、機器の柔軟性と使いやすさが加わり、Mastersizer 3000 +は粒子径測定に最適な選択肢になります。

これらの各機能の詳細については、上記のリンクをクリックするか、Mastersizer 3000+についてお問い合わせください。

Mastersizer 3000+の熱管理

Mastersizer 3000+では、分散媒が周囲温度に対し、迅速に平衡化するように装置内にいくつかの小さな変更を加えることで、熱影響の問題を解決しました。

このアプローチの成功は図1で示されており、Mastersizer 3000+では、分散媒イソプロパノールの光信号は安定して減少し、目に見える熱変動もなくわずか数分で平衡に達することが示されています。これは、熱による影響が測定を妨害することなく、短い平衡時間の後に試料測定できることを意味します。 

図1: イソプロパノール分散媒のMastersizer 3000+の光バックグラウンドの時間依存性は、平衡値まで滑らかに低下していることを示しています。データが熱影響による信号を表していることを確認するために、データはチャネル1から取得されます。データ収集は、分散媒の注入後20秒後に開始します(測定前安定化時間)。

初期評価では、熱影響による散乱光が発生していた状況において、熱管理によって平衡化にかかる時間が最大80%短縮されます(図2)。

図2: Mastersizer 3000+のヒートマネージメントシステムによって節約できる時間の割合を示します。

現在Mastersizer 3000を使用している場合は、測定手順に変更を加える必要はなく、安心してMastersizer 3000 +に切り替えることができ、同等のパフォーマンスが得られます。Mastersizer製品を初めて使用する場合でも、Malvern Panalytical装置に期待される高性能を期待でき、使用する分散媒に関係なく測定結果に自信を持っていただけます。

結論

Mastersizer 3000+のヒートマネージメントシステムは、試料の温度を可能な限り周囲温度に近づけることで、次のことを実現します。

• イソプロパノール、ヘキサン、イソオクタンなどの熱によって屈折率が大きく変動し不安定になるな分散媒を使用する場合、より良い結果が得られる
• 測定時の熱影響を最小限に抑える
• 試料の熱平衡を高速化
• 熱の問題のトラブルシューティングにかかる時間と専門知識を削減します。

有機溶媒などの不安定な分散媒を使って作業していますか? Mastersizer 3000+の熱管理に関するお問い合わせはこちらから。