Per caratterizzare forma e dimensione delle particelle, le due tecniche d’analisi di immagine – ovvero tecniche che comportano l’elaborazione di immagini catturate digitalmente – sono: l’analisi di immagine STATICA e l’analisi di immagine DINAMICA. La differenza tra le due è insita nella definizione stessa: nell’analisi di immagine statica le particelle, appoggiate su una superficie, sono tutte orientate allo stesso modo, mentre nell’analisi dinamica le particelle, in movimento all’interno di un flusso, subiscono un orientamento random. Per l’acquisizione delle immagini nei sistemi statici si utilizzano microscopi con ottiche di ingrandimento e CCD camera, mentre in quelli dinamici dinamico si utilizzano generalmente luci stroboscopiche e CCD camera.
Analisi d’immagine statica
L’Analisi automatizzata d’Immagine, sta diventando rapidamente una tecnica primaria nei laboratori interessati alla caratterizzazione di forma e dimensione delle particelle, offrendo un’informazione morfologica in modo automatico, rapido e specifico. L’analisi della granulometria e morfologia può essere utilizzata per risolvere problematiche di formulazione o deformulazione, ottimizzare le proprietà di un materiale, o fornire dati affidabili ed informazioni uniche durante lo sviluppo e la produzione di nuovi prodotti. Grazie ad un sistema d’analisi morfologica come il Morphologi 4, è possibile controllare ed ottimizzare i processi in numerosi settori di attività, identificando rapidamente eventuali deviazioni o differenze tra prodotti:
- Farmaceutico
- Energy storage, batterie
- Polveri metalliche, Additive Manufacturing
- Forense
- Materiali da costruzione
- Minerali
- Spray drying
L’analisi morfologica interviene quando la sola analisi granulometrica non è sufficiente a spiegare il comportamento delle particelle. Le immagini 2D delle singole particelle di un campione disperso a secco o ad umido sono catturate, salvate e analizzate per fornire in un unica misura dati statistici di dimensione, forma, trasparenza e altre proprietà fisiche delle particelle come la convessità, la rugosità, l’elongazione, etc. Grazie all’analisi e alla classificazione rapida di centinaia di migliaia di particelle, un strumento di analisi automatizzata di immagini garantisce, a differenza di un microscopio manuale, un risultato statisticamente rappresentativo e robusto, e permette di confermare e quantificare la presenza di agglomerati o particelle indesiderate all’interno di un campione. Applicazioni tipiche:
- analisi della forma di particelle di campioni che con l’analisi granulometrica non mostrano differenze apprezzabili
- rivelazione di particelle agglomerate, oversized e di contaminanti
- caratterizzazione morfologica di particelle non-sferiche come cristalli allungati (needle shaped)
- conferma/validazione dei risultati ottenuti con strumenti a diffrazione laser
Scopri anche l’analisi d’immagine statica associata alla spettroscopia Raman cliccando qui
Scopri il Morphologi 4 della Malvern Panalytical per l’analisi d’immagine statica cliccando qui
Analisi d’immagine dinamica
L’analisi d’immagine dinamica per la caratterizzazione della forma e della dimensione delle particelle, prevede la movimentazione delle particelle attraverso un fluido (gas o liquido). Esistono varie tipologie di strumentazione adatte a varie applicazioni, qui di seguito presentiamo le tecniche proposte dalla Alfatest:
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Analisi morfologica e granulometrica ad umido
L’Hydro Insight è uno strumento per l’analisi morfologica e granulometrica (numero/volume) delle particelle ad umido, basato su una tecnica d’analisi di immagine dinamica ad elevate prestazioni. Le particelle di sospensioni ed emulsioni vengono trasportate in un circuito a flusso all’interno di una cella di lettura dove è posizionata una CCD camera. L’Hydro Insight è facilmente integrabile in un sistema a diffrazione laser esistente. La camera acquisisce per mezzo di una luce stroboscopica l’immagine delle particelle, la converte in formato digitale ed invia le informazioni al software per l’analisi finale in tempo reale. L’Hydro Insight fornisce oltre 30 parametri relativi alla forma e alla dimensione delle particelle analizzate.
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Analisi morfologica e granulometrica a secco
I granulometri foto ottici della HAVER & BOECKER misurano la dimensione e forma di particelle di prodotti a secco, tendenzialmente non agglomerati. Sfruttano l’analisi d’immagine dinamica a secco non utilizzando la classica luce stroboscopica ma con l’esclusiva “Line Scan Technology” attraverso cui è possibile contare e misurare tutte le particelle. Lo strumento CONVEYOR della linea CPA 2-1 consente di misurare i parametri granulometrici e morfologici orientando i piani, una caratteristica molto utile soprattutto per la misura di particelle elongate.
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Analisi morfologica e granulometrica ad umido, in situ anche ad alte concentrazioni
La sonda SOPAT è un granulometro e analizzatore di immagine per la misura della dimensione, distribuzione e forma delle particelle in situ e in tempo reale durante il processo di produzione, anche in condizioni di alte concentrazioni. Le particelle, come goccioline, granuli, cellule o bolle, vengono caratterizzate con alta precisione direttamente in-line grazie ad una sonda con sensori foto-ottici accoppiata ad un software di analisi delle immagini innovativo in grado di fornire informazioni sulla distribuzione granulometrica, insieme a varie altre caratteristiche.
