粒子径の求め方
一般的な粒子の形状について
粒子の大きさを粒度で表します。粒度の基準を長さで考える際に、粒子径と呼ばれるのです。粒子が真球であれば直径から計測することができますが、非球形である粒子は複数の長さ、幅を用いなければ大きさを表すことができません。より正確に粒子サイズを示すためには複雑な計算が求められることになります。
そこで、非球体である粒子径を基準に基づいて定義することが一般的です。主な粒子径定義としては、三軸径、相当径、定方向径などがあります。
粒子径測定で使用される、球相当径とは
いびつな非球形の粒子径を表す際に用いられるのが、球相当径です。これは、いびつな粒子を同じ体積、表面積、週末沈降速度を持つ球と同一であると仮定し、その直径を用いて考えるものです。
球相当径は完全に正確なものではなくても、様々な場面で用いられており、大きな問題が起こることもありません。粒度分布を描く際に最も一般的に用いられているのが球相当径なのです。また、相当径には、以下のような種類があります。
- 体積球相当径
- 表面積球相当径
- 周長円相当径
- 外接円相当径
- 内接円相当径
主な平均粒子径の算出方法
実際の粒子群と同じような特性を持つ均一径粒子からなる仮想的な粒子群があり、この粒子の大きさを平均粒子と呼んでいます。主な平均粒子径の算出方法、特徴をまとめました。
※n：粒指数、X：粒子径
個数平均
| 算出方法 | ΣnX/Σn |
|---|---|
| 説明 | 数十μm 以下の微粒子の場合に用いることが多い 適用分野：比較 |
長さ平均径
| 算出方法 | Σn(X二乗)/ΣnX |
|---|---|
| 説明 | アスペクト比の大きい針状粒子の場合に用いられることがある 長さを表すnXは、粒子径Ｘのものがn個ある場合、横一列に並べると全長がnXになることを示している |
面積平均径
| 算出方法 | Σn(X三乗)/Σn(X二乗) |
|---|---|
| 説明 | 投影径を解析する場合に用いることが多い 適用分野：微粒子特性、反応 |
体積平均
| 算出方法 | Σn(X四乗)/Σn(X三乗) |
|---|---|
| 説明 | 数百μm以上の粗大粒子の場合に用いることが多い 適用分野：輸送 |
粒子径を正確に測定する画像解析法
粒子径は物理量を測定して球に換算するものもありますが、画像解析法は複数の値を用いて粒子径を表現できるものです。静的画像解析法の顕微鏡、動的画像解析法などがあります。顕微鏡は鮮明な画像が得られるメリットがある以峰で、データ処理に時間や手間がかかるデメリットがあります。一方、動的画像解析法は流れる粒子を連続的に撮影することで短時間で多くの画像を取得できます。
非球形の粒子を最長・最短の直径、周囲長、投影面積、円相当径などで解析、統計的に処理を行います。細長い粒子、繊維状粒子は、円相当径ではなく長さを用いた解析が行われます。
