Zastosowanie w branżach

Liczniki cząstek MET ONE i HIAC zaprojektowane zostały celowo z myślą o zaspokojeniu potrzeb przemysłu lotniczego i obronnego. Liczniki cząstek w powietrzu MET ONE ułatwiają optymalizację parametrów środowiskowych w pomieszczeniach czystych przy produkcji samolotów, zaś liczniki cząstek w cieczach HIAC, pierwotnie opracowane do zastosowań w hydraulice lotniczej, są liderem w monitorowaniu zanieczyszczeń oleju, płynów chłodniczych i paliw, zarówno w laboratorium, w terenie, jak i online.

W produkcji instrumentów dla farmacji i branż powiązanych firma Beckman Coulter przeszła długą drogę. Od wielu lat konstruuje swoje urządzenia mając na celu rozszerzanie możliwości i efektywności w dziedzinie badań naukowych z zakresu Life Science. Wprowadza pionierskie rozwiązania w zakresie poprawy jakości produkcji w warunkach aseptycznych, wśród nich: Multisizer 4e, LS 13320 XR oraz Vi-CELL.

W przemyśle petrochemicznym charakteryzacja cząstek stanowi codzienną rutynę przy badaniach płuczek wiertniczych, wody wtryskowej, osadów i kopalin. Rozkład rozmiaru cząstek jest jednym z parametrów kontroli jakości wielu produktów petrochemicznych, takich jak oczyszczony kwas tereftalowy (PTA) czy innych produktów polimerycznych, takich jak lateks. Zasada Coultera jest standardową metodą analizy wtrysku wody do złóż ropy naftowej. Szeroko stosowana w tym zakresie jest także dyfrakcja laserowa, zarówno przy analizach mokrych, jak i suchych. Dynamiczne rozproszenie światła jest jedną z powszechnie stosowanych metod przy badaniach małych cząsteczek organicznych i nieorganicznych.
Liczniki cząstek w cieczach HIAC™ zaprojektowane zostały celowo z myślą o zaspokojeniu potrzeb użytkowników wykonujących analizy oleju. Spełniając wymagania normy ISO 11171, zapewniają dokładność i niezawodność. Stanowią niekwestionowany standard przemysłowy w analizie zawartości cząstek stałych w oleju.

Materiały ścierne są używane do polerowania lub usuwania nadmiaru materiału z powierzchni. Aby polerowanie było efektywne, cząstki ścierne muszą być twardsze niż materiał powierzchniowy. Materiały ścierne są również stosowane przy szlifowaniu, cięciu, wierceniu, piaskowaniu itp. Rozkład wielkości ziaren ściernych ma decydujące znaczenie dla płynności i szybkości usuwania materiału. Powszechnym zjawiskiem w materiałach ściernych jest aglomeracja. Preferowany jest wąski rozkład rozmiaru cząstek, gdyż mniejsze cząstki mają skłonność do tworzenia aglomeratów, które mogą uszkodzić powierzchnię materiału poprzez zarysowania. Rozkłady wielkości ziaren ściernych są zazwyczaj mierzone przy użyciu metody sitowej i metody sedymentacyjnej. Dyfrakcja laserowa – alternatywna metoda – zyskała popularność w przemyśle ściernym dzięki prostocie badania, wiarygodnym, powtarzalnym i szybszym wynikom. Do liczenia i określania rozmiarów cząstek ściernych oraz uzyskiwania dokładnych rozkładów wielkości cząstek służy także Zasada Coultera.

W produkcji cementu istotne znaczenie ma rozmiar cząstek, który determinuje wytrzymałość, jakość, czas schnięcia cementu, czy sposób jego transportu. Dyfrakcja laserowa – nowa metoda określania rozmiaru cząstek w przemyśle cementowym – konkuruje z tradycyjnymi metodami. Analiza granulometryczna przy wykorzystaniu dyfrakcji laserowej wykonywana jest techniką „na mokro”, jak i „na sucho”. Obie metody, w zależności od preferencji, zapewniają doskonałe rezultaty. Inną metodą sprawdzania wytrzymałości cementu jest pomiar powierzchni. Sorpcja gazowa (zarówno adsorpcja, jak i desorpcja) na czystej powierzchni cementu jest najbardziej popularną metodą określania rozkładu powierzchniowego i rozkładu wielkości porów.

Istnieje wiele etapów w produkcji cementu, które wymagają charakteryzacji rozmiaru. Na rysunku 1 przedstawiono typowy proces produkcji cementu. Najważniejszy jest pomiar wielkości cząstek produktu końcowego. Największy wkład w wytrzymałość cementu mają cząstki mniejsze niż 30 μm. Cząstki mniejsze niż 10 μm przyczyniają się do wczesnego etapu procesu utwardzania, zaś cząstki 10-30 μm do późniejszego stadium tego procesu. Generalnie im więcej jest cząstek w zakresie 3-30 μm, tym lepsza jest jakość cementu. Przemysł preferuje te rozkłady wielkości, gdzie 60-70% cząstek mieści się w zakresie 3-32 μm, a 10%-20% jest mniejsze niż 3 μm. Późniejszy proces rozdrabniania jest zbyt kosztowny i wytwarza zbyt wiele cząstek mniejszych niż 3 μm, produkujących za dużo ciepła podczas krzepnięcia, zbyt szybką sedymentację i za dużo pęknięć. Podczas rozdrabniania powstaje też zbyt wiele cząstek o większych rozmiarach, które wydłużają czas zestalania i zmniejszają wytrzymałość.

Kosmetyki są dostępne w różnych zawiesinach – takich jak emulsje, żele, lotiony, pianki lub kremy – zawierających cząstki. Rozmiar cząstek w kosmetykach determinuje ogólną funkcjonalność, stabilność preparatu, czy odczucia skórne. Rozkład wielkości cząstek zarówno w kosmetykach suchych, jak i płynnych, określa się za pomocą dyfrakcji laserowej. Stabilność preparatu kosmetycznego zależy od wielkości potencjału zeta, mierzonego przy użyciu elektroforetycznego rozpraszania światła. Zasada Coultera jest alternatywną metodą stosowaną do liczenia i określania rozmiaru cząstek w kosmetykach.

Analiza gleby często opiera się na pomiarze rozkładu rozmiaru cząstek w celu uzyskania wiedzy na temat historii depozycji, składu gleby i jej właściwości fizycznych. Technologie wykorzystywane w analizatorach Beckman Coulter, takie jak: dyfrakcja laserowa, zasada Coultera i analiza powierzchni metodą BET, zapewniają użytkownikom akademickim i przemysłowym kompletny zestaw do analizy gleby. Do popularnych zastosowań należy analiza gliny, piasku, analiza porowatości skał. Urządzenia Beckman Coulter są podstawowymi narzędziami używanymi codziennie na całym świecie przez specjalistów inżynieryjno-środowiskowych, geotechników i ekspertów zajmujących się poszukiwaniem ropy naftowej.
System analizy przy użyciu dyfrakcji laserowej Beckmana Coultera oferuje automatyczną analizę aż 28 próbek, co czyni go idealnym do dużych badań terenowych obejmujących wiele miejsc pobierania próbek. Analizatory wykorzystujące Zasadę Coultera dostarczają szczegółowych informacji o koncentracji cząstek i oferują analizę wartości odstających w przypadku rzadko występujących dużych cząstek. Pomiar powierzchni właściwej BET jest standardowym narzędziem w laboratoriach geologicznych na całym świecie; analizatory Beckman Coulter zapewniają dokładne informacje o powierzchni właściwej i rozkładzie wielkości porów.

Minerały są używane jako materiały ścierne, jako surowce dla innych produktów przetworzonych, takich jak cement, lub po prostu jako składniki mieszanek. Rozkład wielkości cząstek minerałów w suchych proszkach lub w zawiesinach jest bardzo istotny przy monitorowaniu procesów rozdrabniania i kontroli jakości produktów końcowych. Dyfrakcja laserowa w ciągu ostatnich dziesięcioleci w dużej mierze zastąpiła zarówno metody sitowe, jak i sedymentacyjne w analizie rozmiaru cząstek mineralnych.
Technologia rozpraszania suchego proszku w przystawce Tornado umożliwia wykonywanie suchych analiz wielu proszków, które wcześniej musiały być wykonywane w środowisku niewodnym. Dla proszków, które muszą mieć dokładny rozkład wielkości cząstek, Zasada Coultera jest złotym standardem przemysłowym. Rudy są oddzielane poprzez rozdrabnianie, mieszanie z kolektorem, zawieszanie oraz flotację. Wydajność tego procesu zależy od adsorpcji cząsteczek kolektora i minerału, która może być kontrolowana przez regulację ładunku powierzchniowego cząstek. Ładunek powierzchniowy można wyznaczyć za pomocą elektroforetycznego rozpraszania światła.

Nanotechnologia – nowa, lecz coraz prężniej rozwijająca się gałąź nauki, mająca wpływ na transformację wielu sektorów przemysłu, jako że naukowcy i inżynierowie opracowują nowe sposoby projektowania materiałów w skali nanometrowej (1 x 10-9 m). Cząsteczki takie jak: kropki kwantowe, nanocząstki złota, nanorurki węglowe, dendrymery, polimery, micele i nanocząstki metaliczne są wykorzystywane w dziedzinach tak różnych, jak medycyna, produkcja kosmetyków, żywności i napojów, a nawet odzieży. Dzięki niewielkim rozmiarom nanocząstki mają wyjątkowe, całkowicie odmienne od posiadanych przez większe materiały, właściwości. Na przykład, fluorescencyjne kolory kropek kwantowych są funkcją średnicy cząstek i ich kompozycji, a nanorurki węglowe mogą wykazywać wiele różnych właściwości mechanicznych w zależności od swoich wymiarów.
Pojawienie się nanotechnologii przyczyniło się do rozwoju narzędzi do charakteryzowania nanocząstek. Dwie z najbardziej wiarygodnych i niezawodnych metod to dynamiczne rozpraszanie światła i elektroforetyczne rozpraszanie światła, powszechnie określane jako potencjał zeta. Innym narzędziem, wnoszącym wiele wartościowych spostrzeżeń do nauki o białkach, ale wykorzystanym także do poszerzenia wiedzy o kropkach kwantowych i nanorurkach węglowych, jest ultrawirówka analityczna, umożliwiająca analizę w warunkach natywnych, w wysokiej rozdzielczości.
Beckman Coulter jest liderem w dziedzinie charakteryzacji nanocząstek od chwili wprowadzenia pierwszych dynamicznych systemów rozpraszania światła na początku lat 80. XX wieku.

Charakteryzacja cząstek stanowi codzienną rutynę firm zajmujących się badaniem płuczek wiertniczych, wody wtryskowej, osadów i kopalin. Rozkład wielkości cząstek jest jednym z parametrów kontroli jakości wielu produktów petrochemicznych, takich jak oczyszczony kwas tereftalowy (PTA) czy innych produktów polimerycznych, takich jak lateks. Zasada Coultera jest standardową metodą analizy wtrysku wody do złóż ropy naftowej. Szeroko stosowana w tym zakresie jest także dyfrakcja laserowa, zarówno przy analizach mokrych, jak i suchych. Dynamiczne rozpraszanie światła jest jedną z powszechnie stosowanych metod przy badaniach małych cząsteczek organicznych i nieorganicznych.

Zliczanie i określanie rozmiaru cząstek w wodzie umożliwia oczyszczalniom monitorowanie i optymalizację ich procesów. Priorytetem każdej stacji uzdatniania wody pitnej jest uzyskanie wody pozbawionej cząstek stałych, dlatego tak ważne jest wybranie wysoce czułej metody do badań kontroli jakości. Od wielu lat do liczenia i określania rozmiaru cząstek w wodzie wykorzystuje się Zasadę Coultera. Od ultraczystych wód wykorzystywanych przy produkcji półprzewodników do badania osadów w wodach mętnych – zawiesinach, używanych w celu oceny skuteczności filtracji – w każdym przypadku zastosowanie analizatorów COULTER COUNTER zapewnia szybką, łatwą, dokładną i automatyczną metodę liczenia i określania wielkości cząstek. Każda cząstka w próbce jest analizowana i liczona indywidualnie, za pomocą techniki o wysokiej czułości. Zasada Coultera wykorzystuje prąd elektryczny w zliczaniu i oznaczaniu rozmiaru cząstek, co powoduje, że jest odporna i powtarzalna, w porównaniu z innymi metodami. 

Liczniki cząstek MET ONE i HIAC są specjalnie zaprojektowane, aby zaspokoić potrzeby użytkowników z branży elektronicznej. Zarówno przy monitorowaniu cząstek w powietrzu w pomieszczeniach czystych zgodnie z ISO 14644 i ISO 21501, jak i przy wodnym czyszczeniu części, czy monitoringu wody ultraczystej, liczniki cząstek MET ONE i HIAC zapewniają wysoką wydajność w produkcji półprzewodników, płaskich wyświetlaczy czy dysków HDD.

Rozdzielczość drukowania, czyli gęstość rozmieszczenia kropel tonera lub tuszu, zależy od rozmiaru i rozkładu wielkości cząstek. Stabilność dyspersji tonera/tuszu zależy od wielkości potencjału zeta. Niski potencjał zeta może powodować aglomerację cząstek tonera/tuszu, skutkując uzyskaniem niskiej jakości wydruku. Dyfrakcja laserowa – zarówno techniką „na sucho” jak i „na mokro” – jest często stosowana do określania rozkładu wielkości cząstek w tonerach/tuszach, ponieważ nie wymaga specjalnego przygotowania próbki oraz charakteryzuje się krótkim czasem analizy.

Norma ASTM F577 opisuje, w jaki sposób Zasada Coultera jest wykorzystywana do zliczania i oznaczania wielkości cząstek w tonerach suchych. Zasada ta jest bardzo przydatna do uzyskiwania informacji o liczbie cząstek powyżej lub poniżej oczekiwanego poziomu. Jednym z parametrów mających wpływ na ładunek elektryczny cząsteczki tonera na nośniku jest całkowity rozmiar powierzchni tonera. Sorpcja gazowa (zarówno adsorpcja, jak i desorpcja) na czystej powierzchni tonera/tuszu jest najbardziej popularną metodą określania powierzchni tych proszków, a także rozkładu wielkości porów w materiałach porowatych.

Podstawowe grupy wyrobów, w których stosuje się ceramikę to naczynia (talerze, filiżanki), materiały budowlane (cegły, dachówki, płytki ścienne i podłogowe, ceramika sanitarna), szkło, materiały ogniotrwałe (wyłożenia i elementy grzejne pieców, materiały ścierne.

Ceramika ma zastosowanie również jako biomateriały (implanty), izolatory elektryczne i inne materiały dla elektroniki (półprzewodniki, nadprzewodniki), sensory temperatury, ciśnienia i przepływu, światłowody, okienka optyczne, osłony pojazdów kosmicznych, elementy armatury.

Na właściwości końcowe wyrobów z ceramiki ma wpływ charakterystyka proszków ceramicznych używanych do produkcji. Przygotowanie proszków, tj. ich rozdrobnienie (wielkość ziarna i rozrzut tej wielkości), jego czystość chemiczna i fazowa, kształt i stan powierzchni (morfologia) ziaren, decydują o zachowaniu proszków w czasie formowania. Proszki o znacznie zróżnicowanej wielkości ziarna mogą ulegać segregacji podczas formowania dając w efekcie wyrób niejednorodnie zagęszczony.

Najbardziej znanym i przydatnym zastosowaniem zasady Coultera jest charakterystyka ludzkich komórek krwi. Technika ta została wykorzystana do diagnozowania różnych chorób i jest standardową metodą uzyskiwania liczby krwinek czerwonych (RBC) i liczby krwinek białych (WBC), a także kilku innych powszechnych parametrów. W połączeniu z innymi technologiami, takimi jak znakowanie fluorescencyjne i rozpraszanie światła, Zasada Coultera może pomóc w tworzeniu szczegółowego profilu komórek krwi pacjenta.