Mission nationale de sauvegarde du patrimoine scientifique et technique contemporain

Description

La granulométrie est utilisée pour mesurer la taille de particules nanométrique à partir de la technique de diffraction laser.
La
diffraction laser est largement employée comme technique granulométrique pour
des matériaux allant de quelques centaines de nanomètres à plusieurs
millimètres. Les principales raisons de son succès résident dans :
Sa large plage dynamique - du
submicronique au millimètre.Sa mesure rapide - les
résultats sont générés en moins d'une minute.Sa répétabilité - de grands
nombres de particules sont échantillonnés à chaque mesure.Sa rétroaction instantanée -
surveillance et contrôle du processus de dispersion des particules.Sa cadence de mesure élevée -
des centaines de mesures chaque jour.L'absence de calibration -
vérification aisée grâce à des étalons standard.Technique parfaitement établie
- couverte par l'ISO13320 (2009).
Principes
La
diffraction laser mesure les distributions granulométriques des particules en
mesurant la variation angulaire de l'intensité de lumière diffusée lorsqu'un
faisceau laser traverse un échantillon de particules dispersées. Les grosses
particules diffusent la lumière à de petits angles par rapport au faisceau
laser et les petites particules diffusent la lumière à des angles supérieurs
(voir ci-dessous). Les données relatives à l'intensité diffusée en fonction de
l'angle sont analysées pour calculer la taille des particules qui ont créé
l'image de diffraction et ceci grâce à la théorie de Mie. La taille des
particules représente par le diamètre de la sphère équivalente, ayant même
volume que la particule.
Propriétés optiques
La
diffraction laser utilise la théorie de diffusion de la lumière de Mie pour
calculer la distribution granulométrique des particules sur la base d'un modèle
sphérique équivalent en volume.
La théorie
de Mie suppose que les propriétés optiques de l'échantillon mesuré (indice de
réfraction et partie imaginaire) et du dispersant (indice de réfraction) soient
connus. Généralement, les propriétés optiques du dispersant sont relativement
simples à trouver dans la documentation publiée et beaucoup d'instruments
modernes intègrent une base de données contenant les indices des dispersants
les plus courants. Lorsque les propriétés optiques d'un échantillon ne sont pas
connues, l'utilisateur peut les mesurer ou les estimer à partir d'une approche
itérative basée sur le degré d'ajustement entre les données modélisées et les
données réelles collectées pour l'échantillon.
Une approche
simpliste consiste à utiliser l'approximation de Fraunhofer, qui ne nécessite
pas de connaître les propriétés optiques de l'échantillon. Cette approche donne
des résultats précis pour les particules supérieures à 60 µm. Toutefois,
une grande précaution s'impose dans le cas de particules inférieures à
50 µm ou de particules relativement transparentes.

Utilisation

Ce granulomètre est utilisé au Centre de Recherche Paul Pascal, notamment dans la recherche sur les nanoparticules.