Scheibenzentrifuge (CPS)

Messprinzip

Die Scheibenzentrifuge eignet sich für alle Partikel, die in wässriger Lösung oder in Lösemitteln dispergiert werden können. Partikel sedimentieren in einer Flüssigkeit entsprechend der Größe und der Dichte der Partikel. Große Partikel sedimentieren bei gleicher Dichte schneller. Die Sedimentation folgt dem Stokesschen Gesetz: Die Sedimentationsgeschwindigkeit wächst mit dem Quadrat der Partikelgröße, so dass nur ein geringer Größenunterschied einen starken Einfluss auf die Sedimentationsgeschwindigkeit hat und Partikelgrößen deutlich unterschieden werden können. Daher ist die Sedimentation eine gute Methode, um eine genaue, hochaufgelöste Partikelgrößenmessung durchzuführen.

Messanordnung

Der Nachteil herkömmlicher Sedimentationsmethoden ist, dass die Sedimentation bei kleinen Partikeln mit niedriger Dichte sehr lange dauert. Diesem Mangel kann man entgegen wirken, indem man die Sedimentation in einer Scheibenzentrifuge nutzt. Alle Partikel starten zur selben Zeit im Zentrum einer Scheibe. Da sich die Scheibe mit einer hohen Rotationsgeschwindigkeit dreht, wirken hohe Beschleunigungen auf die Partikel, die die Partikel in Richtung zum äußeren Rand bringen. Partikel gleicher Größe bilden ein Band, das sich nach außen bewegt und gleichzeitig am Detektor wahrgenommen wird, wobei große Partikel zeitlich früher zum Detektor gelangen als kleine Partikel. Aus eng bei einander liegenden Partikelgrößen werden zeitlich deutlich unterscheidbare Partikelgrößenverteilungen. Eine Lichtquelle bei 470 nm durchstrahlt die Scheibe in Nähe des äußeren Randes und die Absorption durch die Partikel wird an einem Detektor aufgenommen. Die Zeit, die die Partikel zum Erreichen des Detektors benötigen und die Absorption des Lichtstrahls werden entsprechend dem Stokes’schen Gesetz und der Mie-Theorie der Lichtstreuung in eine Partikelgrößenverteilung umgewandelt. Die Scheibenzentrifuge hat einen Messbereich von 5 nm bis 50 µm.