L’analyse de la taille des particules est la mesure de la distribution granulométrique des particules dans un échantillon. La taille des particules affecte les propriétés physiques et chimiques des matériaux, notamment la vitesse de dissolution, l’écoulement des poudres, la réactivité et l’apparence. La mesure fiable de la taille des particules est essentielle en pharmacie, science des matériaux, exploitation minière, transformation alimentaire et surveillance environnementale.
La taille des particules est généralement exprimée comme un diamètre sphérique équivalent, le diamètre d’une sphère qui se comporterait de la même manière que la particule réelle dans la technique de mesure. Différents principes de mesure produisent différents diamètres équivalents pour la même particule non sphérique. Les descripteurs les plus courants incluent D10, D50 (médiane) et D90, représentant les tailles de particules en dessous desquelles 10 %, 50 % et 90 % du volume de l’échantillon se trouve.
La diffraction laser mesure la taille des particules en analysant le motif angulaire de la lumière diffusée. Les grosses particules diffusent à petits angles, tandis que les petites particules diffusent à grands angles. La technique couvre une gamme de taille d’environ 0,01 à 3000 µm en utilisant plusieurs détecteurs et sources lumineuses. La théorie de Mie et l’approximation de Fraunhofer convertissent le motif de diffusion en une distribution granulométrique basée sur le volume.
La diffusion dynamique de la lumière (DLS) mesure le mouvement brownien pour déterminer le diamètre hydrodynamique dans la gamme de 1 nm à 5 µm. C’est la technique principale pour les particules submicroniques, les colloïdes et les macromolécules. La DLS est très sensible aux grosses particules et aux agrégats, qui dominent la distribution granulométrique pondérée par l’intensité.
Le tamisage sépare les particules en fractions granulométriques par passage à travers une pile de tamis à mailles métalliques tissées avec des ouvertures décroissantes. Le tamisage est applicable aux poudres sèches ou humides au-dessus d’environ 20 µm et fournit une distribution granulométrique basée sur la masse. Le tamisage à jet d’air améliore la séparation des particules fines.
Les méthodes de sédimentation mesurent la vitesse de chute des particules dans un liquide sous gravité ou force centrifuge. L’équation de Stokes relie la vitesse de sédimentation au diamètre des particules. La méthode de sédimentation aux rayons X détecte les changements de densité de la suspension. La sédimentation fournit une distribution basée sur la masse d’environ 0,1 à 100 µm.
L’analyse d’image mesure directement les dimensions des particules à partir d’images de microscope ou de caméra. L’analyse d’image statique mesure des milliers de particules sur une lame. L’analyse d’image dynamique capture les particules en écoulement. L’analyse d’image fournit des paramètres de forme incluant le rapport d’aspect, la circularité et la convexité en plus de la taille.
La préparation de l’échantillon affecte significativement les résultats. La dispersion sèche utilise de l’air comprimé pour les poudres à écoulement libre. La dispersion humide suspend les particules dans un liquide avec un surfactant et une sonication pour briser les agglomérats. Les conditions de dispersion doivent être optimisées et documentées pour des résultats reproductibles.
