粒子径分布の測定原理

粒度分布の測定方法にはどのような種類があるのか

「粒度分布」とは、粒子の集合体「粉体（ふんたい）」中に、どのような大きさの粒子がどのくらいの割合で含まれているかを表したものです。

粒子径分布の測定方法は、その対象とする粒子の性質や目的により、さまざまな手法が存在します。簡易的な「ふるい」や「顕微鏡」を用いる方法から、粒子が光を散乱・回折する性質を利用する「レーザ回折・散乱法（LD）」や「動的光散乱法（DLS）」、そして粒子が流体中を移動する特性を利用する「動的画像解析法（DIA）」などがあります。

これらの測定方法は、それぞれ特性と利点を持ち、状況に応じて適切な手法が選ばれます。詳細な原理と特性については、次の章で解説します。

代表的な3つの方法

粒子径分布の測定法として、代表的な3つの方法をご紹介します。サンプルによって適切な方法を選択することで、精度の高い測定が可能です。

レーザ回折・散乱法（LD）

レーザ回折散乱法（LD）はレーザ光を粒子に当て、その散乱光の観察から粒子の大きさを測定する方法です。

レーザ光が粒子に当たると、粒子の大きさや形状によって散乱光の角度や強度が変わります。この散乱光のパターンを解析することで、粒子の大きさを推定することが可能となります。

この方法は幅広い粒子径レンジを分析できるうえ、サンプリングに関わる操作が容易です。そのため、使いやすい測定方法の一つですが、一度に粒子集団全体を分析するため、異なるサイズの粒子が混在している場合の分解能は高くはありません。また、光散によって粒子のサイズを測定するため、正確性もあまり高くないとされています。

動的光散乱法（DLS）

動的光散乱法（DLS）は、液体中に存在する微細な粒子の動き（ブラウン運動）を分析して粒子径を測定する方法です。

粒子の大きさが異なると、ブラウン運動の速度も異なります。その原理を活かし、レーザ光を照射した時の粒子の動きによって散乱される光の変動を解析し、粒子径を測定します。

DLSは非接触でナノサイズのサンプルの粒子径が測定できることがメリットですが、粒子分布の幅が広い場合は精度が落ちる可能性があります。

動的画像解析法（DIA）

動的画像解析法（DIA）は測定範囲が広く、かつ短時間で精度の高い粒子径の測定が可能です。

この方法の特徴は、粒子の画像を撮影し、その画像から粒子の形状や大きさを解析する点にあります。具体的には撮影した画像のピクセル数を計算し、それをもとに粒子径を推定します。静的画像解析法よりも短時間で多くの粒子を測定できるため、低コストかつ信頼性の高いデータが得られるようになりました。

DIAは、他の測定方法ではできなかった粒子の形状や凝集の状態が評価できることから、多様な分野で活用されています。