입도 측정 방법-레이저회절법? 시브법?

레이저 회절법을 고려할 때 유념할 10가지 사항 및 시브와의 기술적 차이 

 

 

 

개요: 

 


레이저 회절은 다양한 업계에서 일상적인 입자 크기 분석을 위한 표준 기법으로 자리 잡았습니다. 레이저 회절은 강력한 장점들 때문에 입자 크기 분석을 위한 시브 등의 기존 방법을 대체하기 시작했습니다. 

 


시브에서 레이저 회절로 전환하려면 레이저 회절의 장점을 평가하고 시브 측정결과와 비교하는 과정이 필요합니다. 레이저 회절을 시브법의 대안 또는 대체 수단으로 고려할 때 비교 검토해야 할 중요한 사항은 다음과 같습니다. 

 

 

 

 

1. 반복성 및 재현성

 

 

레이저 회절을 이용하면 시브법을 이용할 경우에 비해 결과의 반복성 및 재현성이 현저히 향상됩니다. 

 


일반적인 레이저 회절 측정에서는 재현성 오차는 1%, 반복성은 0.5%를 넘지 않으며, 작업자에 따른 가변성이 거의 없습니다.  

 

점은 측정자 및 사용 기간에 따라 재현성이 크게 달라질 수 있는 시브법과 극명하게 대조됩니다. 레이저 회절이 통계적 측면에서 갖는 우위는 시브법에서 분석적 방법으로 전환해야 한다는 주장의 가장 중요한 논거 중 하나입니다. 

 

 

 

2. 작은 시료 

 

 


레이저 회절에서는 시브법에 비해 소량의 시료로도 측정할 수 있으며 경우에 따라서는 많은 양의 시료를 사용하는 것도 가능합니다. 

 


레이저 회절법의 건식 분산 시험에서 신뢰성 있는 결과를 얻으려면 10mg – 30g의 시료로 충분하며, 일반적인 실험에서는 수 그램의 시료가 사용됩니다.  

 

레이저 회절로 입도를 분석할 때, 유일한 실제적 한계는 시료를 기기에 지속적 또는 온라인상으로 공급가능한 실험 길이입니다.  

 

이러한 점에서 처리하는 시료량에 따라 결과가 달라지는 시브법과 대비됩니다. 따라서 분산도가 높은 시료를 레이저 회절을 이용하여 입도를 분석할 때 상당한 유연성을 제공할 수 있습니다. 

 

 


3. 몇 초에 불과한 실험 시간 

 


몇 분이 소요되는 시브법과는 달리 레이저 회절법은 몇 초 만에 끝납니다. 최근의 물질 테스트, 특히 공정 모니터링을 위한 테스트에서 분석 방법을 선택할 때 가장 중요하게 고려되는 요소는 분석 속도입니다.  

 

몇 초와 몇 분의 차이는 종종 액수로 환산되며, 준최적 공정 조건으로 인해 낭비되는 물질은 수천 달러에 이를 수 있습니다.  

 

일반적으로 레이저 회절 시험은 10g 정도의 시료량으로 약 15초의 분석시간이 소요되기 때문에 공정 장비가 없어도 거의 실시간으로 측정을 수행할 수 있고 테스트가 완료되는 즉시 결과가 제공됩니다.  

 

따라서 소정의 교육을 받은 작업자는 8시간 교대 작업으로 별다른 어려움 없이 100개 이상의 시료를 테스트할 수 있습니다.  

 

시브법에서는 매번 몇 분씩 필요하고 정화도 필요하며 분석 실험실에서 병목 현상을 일으키기도 하여, 시료의 낭비를 유발하고 한 번의 교대 작업에서 테스트할 수 있는 시료의 수가 제한됩니다.  

 

레이저 회절은 공정 조건에 대한 제어를 향상시킬 뿐 아니라 실험실의 효율성 및 처리량 또한 높여 줍니다. 

 

 

 

4. 운영 비용 

 

또한 회절 시스템의 운영 비용은 시브 교체에 비하면 최소 수준에 불과합니다. 

 


레이저 회절 시스템을 유지하려면 단순한 window 셀의 청소가 필요하고, 때때로 window 셀을 교체해야 하기도 합니다. 

 

건식 분산 시스템의 경우 성능을 유지하려면 진공 백 또한 정기적으로 바꿔야 합니다. 이에 비해 체질 스택을 사용할 경우 이전 측정과의 연속성을 유지하려면 와이어 파손 및 찢김으로 인해 체질을 교체해야 합니다. 

 

 


5. 보고서 사용자 지정 

 


Mastersizer 제품군에서는 필요에 따라 사용자가 지정하여 시브법으로 환산된 보고서를 통해 데이터를 쉽게 해석할 수 있습니다. 

 


Mastersizer 3000 소프트웨어를 사용하면 사용자가 필요로 하는 정보를 간단한 조작을 통해 보고서 양식으로 제공할 수 있습니다. 

 

시브 측정결과와 비교하는 경우 해당하는 크기 범위를 선택하고 보고서에 추가하면 범위 내 크기 비율을 쉽게 얻을 수 있습니다. 


 

입자 크기 분포 및 공통적인 통계 매개 변수는 단일 보고서에 쉽게 표시될 수 있고, 이를 통해 까다로운 고객에게 사양이 전달될 수 있습니다.  

 

또한 데이터는 사용자 지정 가능한 Export 템플릿을 통해 일반적인 Excel 호환 형식으로 신속히 변환할 수 있습니다. 

 

 


6. 크기 범위 

 


회절의 크기 범위는 0.1 – 3500μm로, 시브법에 비해 범위가 훨씬 더 넓습니다. 

 


Mastersizer 3000 등의 레이저 회절 장비는 단일 측정에서 큰 동적 범위를 제공합니다. 반면 시브법은 수십에서 수백 미크론에 이르는 범위로 제한되고 45미크론 미만의 낮은 성능을 제공합니다.  

 

또한 시브법의 경우 판상 또는 바늘 형태의 입자는 체질 입구보다 몇 배 더 클 수 있지만 시브 입구를 통과할 수는 있습니다. 따라서 시료에 있는 입자의 실제 크기가 잘못 해석될 수 있습니다. 

 

 


7. 유지보수 및 청소 

 

 

회절에서는 시료를 교체하는 동안 더 빠르고 간단하며 쉽게 정비하고 청소할 수 있습니다. 

 


건식 분산 레이저 회절 방법의 경우, 다음 시료를 적재하고 측정할 준비를 하기 전에 브러시로 시스템을 간단히 털어 주면 됩니다.  

 

Mastersizer 3000용으로 사용 가능한 Aero S 분산 장치에도 사전 코딩된 청소 루틴이 사용자를 위해 포함되어 있습니다. 일반적으로 청소에 소요되는 시간은 샘플 교체 도중 30초 정도이므로 실험 간에 낭비되는 시간이 줄어들게 됩니다.  

 

시브법의 경우 실험 사이에 스크린을 청소하고 계량해야 하기 때문에 총 소요 시간이 10분 이상 늘어날 수 있습니다. 레이저 회절법은 시브법에 비해 가동 가능 시간은 더 늘어나고 청소 또한 간편합니다. 

 

 


8. 자동화 

 


Mastersizer 제품에서 시험 조건을 자동화하면 이상적인 시료 측정이 보장됩니다. 

 


Malvern의 전반적인 레이저 회절 기술은 표준 측정 절차(SOP) 를 중심으로 설계되어 사용자 간 편차를 최소화하면서 효율성을 최대화합니다.  

 

시료 측정을 위한 SOP가 수립된 후에 사용자는 시료를 로드하고 적절하게 이름을 지정하기만 하면 됩니다. 

 


나머지는 장비에서 자동으로 수행됩니다. SOP는 컴퓨터로 제어되는 모든 매개 변수, 청소, 보고서 인쇄 및 결과 보고서의 설정 등을 통해 반복적으로 개발되고 전문가의 도움 없이 신속하게 완성될 수 있습니다.  

자동화된 시브법을 사용할 수도 있지만 긴 청소 시간, 작업자 간 편차 및 긴 실험 시간이라는 문제점은 해결되지 않습니다.  

 

Mastersizer 제품군은 입자 크기 결과를 얻기 위한 가장 빠르고 정확한 방법을 제공합니다. 

 

 


9. 시료 밀폐 

 


건식 레이저 회절 방법에서 진공을 이용한 시료 밀폐는 접촉 위험의 가능성을 제거해 줍니다. 

 


Mastersizer의 건식 분산 액세서리 제품군은 시료 적재 영역부터 진공 백까지 완전히 밀봉되어 있습니다. 밀폐 시스템이 활용됨에 따라 사용자가 시료에 노출될 위험을 최소화합니다.  

 

진공 수집 시스템이 사용되기 때문에 폐기 절차가 간편해집니다. 또한 건식 시료를 테스트할 때의 안전을 극대화하기 위해 후드 또는 인클로저에 끼울 수 있을 정도로 장비가 작습니다.  

 

시브법은 개방적인 구조로 인하여 노출 위험에 더 취약합니다. 또한 폐기하기 쉬운 편리한 용기 안으로 시료를 직접 수집하지 않습니다. 

 

 


10. 조용한 실험실 및 더 넓은 공간 

 


회절은 실험실에서 벤치 및 캐비닛처럼 작은 공간을 차지하고  소음을 덜 발생시킵니다. 

 


Masterizer 3000 레이저 회절 시스템은 Mastersizer 2000에 비해 절반 정도인 총 27인치의 공간을 필요로 합니다. 이 시스템은 거의 모든 공조 라인으로도 작동 가능하며, 진공 장치는 소음을 최소화하기 위해 실험실 외부에 설치할 수 있습니다.  

 

이에 비해 시브장치는 소음이 크고, 지저분하고 진동이 심하며 큰 벤치 하나 정도의 공간을 차지합니다. 레이저 회절은 실험실을 쾌적한 작업 공간으로 만들어 주는 명확한 이점이 있습니다. 

 


View all articles