Une revue des différentes méthodes de dimensionnement des particules

Le modèle de pondération le plus courant et par défaut est basé sur le volume, ce qui signifie que la contribution de la particule est liée à son volume équivalent à la masse pour une densité constante. Les résultats de mesure importants qui peuvent être calculés à partir de la distribution de la taille des particules sont :

• Valeurs D (par exemple, D10, D50, D90)
• Durée
• D[4,3] , diamètre moyen de volume (diamètre moyen de De Brouckere)
• Médiane

Pour les résultats de la diffraction laser, un recalcul de la distribution basée sur le volume vers une autre basée sur la surface et le nombre est possible afin d’extraire encore plus d’informations sur la taille des particules et de la comparer avec d’autres techniques de mesure.

En général, les mesures de diffraction laser respectent également la norme ISO 13320 afin de garantir qu'elles peuvent être utilisées dans des industries strictement réglementées (par exemple, l'industrie pharmaceutique ou alimentaire). 

Les mesures de diffraction laser présentent divers avantages par rapport à d'autres techniques. Ils sont faciles à réaliser, par exemple, et une variété d'échantillons différents, qu'ils soient liquides ou secs, peuvent être mesurés. De plus, cette méthode présente un haut degré de précision et de répétabilité, ce qui en fait une méthode de mesure des particules adaptée au contrôle de la qualité. Mais il y a aussi des limitations et des inconvénients. L'un des principaux problèmes est un échantillonnage approprié. L'utilisateur doit analyser un échantillon représentatif du matériau en vrac. Les erreurs d'échantillonnage sont la plus grande source de variation dans toute expérience de mesure de particules, en particulier pour les échantillons de grandes particules.
 

• Indice de polydispersité (PDI) défini par l'ISO
• Valeurs D (par exemple, D₁₀, D₅₀, D₉₀)
• Distribution de la taille des particules, qui est généralement basée sur l'intensité mais peut être convertie en une distribution basée sur le volume et le nombre

Les dispositifs DLS sur le marché sont généralement conformes à l'ISO 22412, ce qui rend le DLS une technique adaptée aux industries hautement réglementées. Les applications les plus importantes pour la DLS sont la caractérisation des protéines, polymères, micelles et autres particules submicroniques, qui sont suspendues/dissoutes dans un milieu. DLS est une méthode rapide. Des résultats précis et fiables sont obtenus en quelques minutes. C'est une méthode sans calibration, qui ne nécessite pas autant de connaissances sur votre échantillon que, par exemple, les mesures de diffraction laser.

L'une des limitations des mesures DLS est la variation des résultats due aux changements de température, ce qui entraîne un changement de la viscosité de l'échantillon. Souvent, les échantillons contenant des particules étroitement liées (par exemple, des particules de tailles similaires) ne sont pas résolus, et la présence d'agrégats peut affecter les mesures.

L'analyse d'image dynamique (DIA) est une technique analytique sophistiquée utilisée pour caractériser et mesurer la taille, la forme et d'autres propriétés morphologiques des particules ou des objets dans un échantillon. En capturant en continu des images de particules dispersées alors qu'elles passent devant une caméra, le DIA fournit une analyse détaillée de plusieurs caractéristiques dépendantes de la taille et de la forme pour chaque particule de la population. Contrairement à des méthodes comme la diffraction laser et la diffusion dynamique de la lumière (DLS), la DIA offre des informations complètes sur la forme des particules, l'état d'agrégation et la distribution de taille. 

Un paramètre critique dans la DIA est la taille des particules, qui peut être mesurée avec précision pour des particules ou des objets individuels au sein d'un échantillon. La taille des particules est généralement rapportée soit comme une valeur moyenne, soit comme une distribution de taille basée sur des nombres, reflétant les proportions relatives des particules à travers différentes plages de tailles. De plus, le DIA permet la quantification des caractéristiques de forme des particules, telles que le rapport d'aspect, la circularité, l'élongation et la rondeur.

Cette polyvalence rend le DIA très efficace pour une large gamme d'applications, de l'analyse des catalyseurs et des granulés à la prédiction du comportement d'écoulement et de compactage. DIA a prouvé son efficacité en tant que méthode viable de R&D et de contrôle qualité dans divers secteurs, y compris les produits pharmaceutiques, l'alimentation, les produits chimiques, la science des matériaux, les sciences de l'environnement et la biotechnologie. Dans des domaines hautement réglementés, la DIA est particulièrement importante, avec des méthodes alignées sur des normes telles que l'ISO 13322-2:2006.

L'analyse par tamisage est une technique peu coûteuse, qui est largement acceptée dans de nombreuses industries différentes principalement en raison de sa robustesse. Il est insensible à la poussière, aux chocs et aux charges mécaniques lourdes. Cependant, il est chronophage d'assembler et de démonter les tamis, ce qui est un inconvénient de cette méthode. En raison de la distorsion causée par l'anisotropie des particules mesurées, la fraction fine est généralement surreprésentée. Aujourd'hui, depuis que des méthodes plus rapides et plus informatives ont été développées, l'importance de l'analyse par tamisage a diminué. 

L'analyse de sédimentation est couramment utilisée dans l'industrie du sol ou en géologie pour classer différents sédiments. L'avantage majeur est qu'il ne nécessite pas un investissement élevé. La sédimentation permet un fonctionnement continu, produit un haut degré de précision et de répétabilité, et une gamme de tailles relativement large peut être testée. Cependant, la sédimentation gravitationnelle est généralement limitée aux particules de l'ordre du micromètre, car le taux de sédimentation pour les petites particules est trop faible pour offrir un temps d'analyse convivial et pratique. De plus, le mouvement brownien des petites particules affecterait trop leur mouvement de sédimentation pour permettre une mesure efficace. 

NTA permet de mesurer non seulement la taille mais aussi la concentration de l'échantillon grâce à la connaissance du volume de mesure de l'échantillon. Le dispositif de mesure est standardisé par la norme ASTM E2834-1. Les principales applications de cette méthode sont la caractérisation des nanoparticulesdispersées, telles que les protéines, les nanobulles ou les systèmes de délivrance de médicaments, afin d'obtenir un aperçu des échantillons polydispersés. L'analyse de nano-suivi renvoie des résultats de mesure précis pour des échantillons mono et polydispersés. Cependant, les résultats de la NTA sont moins reproductibles et plus longs à obtenir par rapport à d'autres techniques telles que la DLS. De plus, la préparation des échantillons est une étape importante et la manipulation peut avoir un impact sur la distribution de taille obtenue. Par conséquent, des utilisateurs expérimentés sont requis. De plus, la NTA est une méthode à particule unique, ce qui signifie qu'un nombre limité de particules individuelles est mesuré. Cela peut causer des erreurs de mesure en raison du fait que de petites fractions de particules, par exemple, de grands agrégats, sont négligées parce que leur nombre dans l'échantillon est faible.

La méthode Coulter est largement utilisée dans les laboratoires médicaux et de recherche (par exemple, pour le comptage des cellules ou la caractérisation des cellules sanguines). Il est également utilisé pour la caractérisation des liposomes, des exosomes ou des particules semblables à des virus. Cette méthode est facile à appliquer et indépendante des propriétés optiques et chimiques des particules. Il peut être utilisé pour toutes les particules qui peuvent déplacer un liquide. Cependant, la gamme de tailles est assez limitée, et les ouvertures sont facilement bloquées.