08.06.2005. Prof. Dr. Gerd Kutz FH Lippe und Höxter. Pharmatechnik Georg Weerth Str. 20 32 756 Detmold



Ähnliche Dokumente
Prozesssteuerung bei kryogenen Prozessen in Echtzeit unter inline und insitu Bedingungen mit dem Sequip-Sensorsystem

Größenstandards als Voraussetzung für eine exakte Analytik

1.1 Auflösungsvermögen von Spektralapparaten

Einführung in die Physik II für Studierende der Naturwissenschaften und Zahnheilkunde. Sommersemester 2007

Einblick in die Technik und das System FTIR

Lasertechnik Praktikum. Nd:YAG Laser

Einführungsexperiment mit Hellraumprojektor. Spiegel zuklappen. Behälter mit Wasser gefüllt. zuklappen. Schwarzes Papier als Abdeckung.

Instrumenten- Optik. Mikroskop

2 Meßverfahren zur Bestimmung von Partikelgrößenverteilungen

Kurze Einführung in die Interferometrie. Aufbau eines Linnik-Weisslichtinterferometers

Optik II (Beugungsphänomene)

Seminar zum Praktikumsversuch: Optische Spektroskopie. Tilman Zscheckel Otto-Schott-Institut

Innere Reibung von Gasen

Optik: Teilgebiet der Physik, das sich mit der Untersuchung des Lichtes beschäftigt

31-1. R.W. Pohl, Bd. III (Optik) Mayer-Kuckuck, Atomphysik Lasertechnik, eine Einführung (Physik-Bibliothek).

Frauen und ihr Verständnis von Schönheit

PO Doppelbrechung und elliptisch polarisiertes Licht

Gussnummern-Lesesystem

Skalierung des Ausgangssignals

Eine solche Anordnung wird auch Fabry-Pérot Interferometer genannt

Der schwingende Dipol (Hertzscher Dipol): Experimentalphysik I/II für Studierende der Biologie und Zahnmedizin Caren Hagner V

Infrarot Thermometer. Mit 12 Punkt Laserzielstrahl Art.-Nr. E220

Durchführung einer Messung Wie wird`s gemacht? Dr. Harald Schwede

Gitterherstellung und Polarisation

Lichtbrechung an Linsen

Labor Optische Messtechnik

JENOPTIK. Geschwindigkeitsmessungen mit Lasertechnologie. Referent: Wolfgang Seidel

5.8.8 Michelson-Interferometer ******

Photonenkorrelationsspektroskopie

Wie ist das Wissen von Jugendlichen über Verhütungsmethoden?

Versuchsvorbereitung: P1-42, 44: Lichtgeschwindigkeitsmessung

Brewsterscher Winkel ******

Reinigung Normale Reingung der CheckStab Leitfähigkeitselektrode Gründliche Reinigung der Leitfähigkeitselektrode... 2

Unternehmen Sie unter keinen Umständen einen eigenen Reinigungsversuch!

Interferometrische Messtechnik in der industriellen Fertigung von der Idee bis zum praktischen Einsatz

PO - Doppelbrechung und elliptisch polarisiertes Licht Blockpraktikum Herbst 2005

Laserzündung von Verbrennungsmotoren

Verkaufsstätten. Dipl.- Ing.(FH) M.Eng.(TU) Thomas Höhne

Der Vortrag besteht aus 27 Seiten! Ich habe 15 Minuten. + 1 Minute Diskussion Passt!

Dezember 2015 meteorologisch gesehen

Versuchsprotokoll - Michelson Interferometer

Wie findet das Navi den Weg?

Mean Time Between Failures (MTBF)

Anhang E: Checkliste Projektauswahlkriterien der Lokalen Aktionsgruppe Landkreis Freyung-Grafenau e. V.

Polarisation des Lichts

Schleswig-Holstein Kernfach Mathematik

1 Anregung von Oberflächenwellen (30 Punkte)

Personalfragebogen (ELENA) Kündigung

Bedienungsanleitung. Indoor Swiss Shooting AG Bischofszellerstrasse 72a CH-9200 Gossau SG T shop@indoorswiss.ch

Standardisierte kompetenzorientierte schriftliche Reifeprüfung AHS. 11. Mai Mathematik. Teil-2-Aufgaben. Korrekturheft. öffentliches Dokument

Grundbegriffe Brechungsgesetz Abbildungsgleichung Brechung an gekrümmten Flächen Sammel- und Zerstreuungslinsen Besselmethode

Administratives BSL PB

ANWENDUNG DES WIENER STADTWERKE-LOGOS

Optik. Optik. Optik. Optik. Optik

Michelson - Interferometer

Reflexions- und Einweglichtschranken

Gehen Sie Ihren Weg zielgenau! Existenzgründung Unternehmenskauf Nachfolge - Expansion Neuausrichtung

Laborübung zu Mechanische Verfahren

Auswertung Fünfjahresüberprüfung

Das Test Dilemma: Fotozeitschriften und Bildqualität

Dokumentation. Prüfungen sind zu dokumentieren: elektronische Systeme Prüfplaketten Prüfbücher. DIN VDE Abschn. 6

Michelson Interferometer zur Wegmessung mit Komponenten aus dem 3D Drucker

. Nur wenn ε m (λ 1 ) = ε m (λ 2 ), dann ist E = ε m c d.

OTDR Messtechnik. September 2009 Jörg Latzel Online Training

Unterrichtsmaterialien in digitaler und in gedruckter Form. Auszug aus: Abi-Retter-Strategien: Texterörterung. Das komplette Material finden Sie hier:

Experimentierfeld 5. Optisches Präzisionsinterferometer. 1. Sicherheitshinweise. 2. Beschreibung und Bedienung der Geräte

männlich weiblich an der Umfrage teilgenommen am Lehrgang teilgenommen

Mikroskopie. Kleines betrachten

Drei Wege zur sicheren Luftfracht Alternativen nach Einführung des zertifizierten bekannten Versenders

Versuch 3. Frequenzgang eines Verstärkers

1 Aufgabe: Absorption von Laserstrahlung

Vorlesung. Optische Koordinatenmesstechnik. Dr. Uwe Nehse Mahr GmbH, Jena. November 2010

Musterlösungen zur Linearen Algebra II Blatt 5

Umfrage - "Intelligente Nutzung der Elektroauto-Batterie als Speicher"

s.beat DAP-10X White Paper USB Stromversorgung am Apple Macintosh und deren Auswirkung

Arbeit zur Lebens-Geschichte mit Menschen mit Behinderung Ein Papier des Bundesverbands evangelische Behindertenhilfe e.v.

Mediationsbüro am Schloss Seefeld

Praktikum - Prüfbericht Stahlwerkstoffe Seite 2 von 7

Hinweise zur Kalibrierung von Kameras mit einer AICON Kalibriertafel

BL Brennweite von Linsen

Steuerung DLS ECKLITE SC und SC xx-enc

50. Mathematik-Olympiade 2. Stufe (Regionalrunde) Klasse Lösung 10 Punkte

Die Zentralheizung der Stadt Wer heizt wie?

Thermischer Fokus Shift bei Hochleistungslaserobjektiven PhotonicNet Workshop A.Walter

Theoretische Grundlagen Physikalisches Praktikum. Versuch 5: Linsen (Brennweitenbestimmung)

Bei Schumann ist man gut dran! Elektronische Schliesskraftmesser SKM 1.0; 2.0 Ansicht Wägebereich Teilung Version Druck fläche

ROTATIONSVISKOSIMETER. Rotationsviskosimeter MYR V0/V1/V2 gemäß ISO 2555/ASTM (Brookfield-Verfahren) SERIE VR 3000

Testament Muster, Testament Vorlage, Testament Vordruck kostenlos

Michelson-Interferometer. Jannik Ehlert, Marko Nonho

P1-41 AUSWERTUNG VERSUCH GEOMETRISCHE OPTIK

Praktikum Physik. Protokoll zum Versuch: Geometrische Optik. Durchgeführt am

18. Magnetismus in Materie

Deutsches Rotes Kreuz. Kopfschmerztagebuch von:

Che1 P / CheU P Praktikum Allgemeine und Anorganische Chemie. Gasmessung. 15. September 2008

Praktikum I BL Brennweite von Linsen

Trainingsplan 16-wöchiger Trainingsplan für einen Triathlon (Volkstriathlon), Einsteiger

Akusto-Optische Effekte

Würfelt man dabei je genau 10 - mal eine 1, 2, 3, 4, 5 und 6, so beträgt die Anzahl. der verschiedenen Reihenfolgen, in denen man dies tun kann, 60!.

Güte von Tests. die Wahrscheinlichkeit für den Fehler 2. Art bei der Testentscheidung, nämlich. falsch ist. Darauf haben wir bereits im Kapitel über

Geometrische Optik. Ausserdem gilt sin ϕ = y R. Einsetzen in die Gleichung für die Brennweite ergibt unmittelbar: sin 2 ϕ

Transkript:

FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005 Verfahren zur Bestimmung von Partikel-bzw. Tröpfchengrößen in Emulsionssystemen 08.06.2005 Prof. Dr. Gerd Kutz FH Georg Weerth Str. 20 32 756 Detmold

FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005 Partikelgrößenanalyse : Gliederung Hintergrundinformationen Vorstellung laserbasierender Verfahren Photonenkorrelationsspektroskopie Laserdiffraktometrie Laserzählverfahren Turbidimetrie

FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005 Partikelgrößenanalyse : Hintergrundinformationen zum Messen disperser Systeme Die Partikelgrößenanalyse gleichbedeutend werden z.b. die Begriffe Dispersitätsanalyse, Teilchengrößenanalyse, Feinheitsmessung verwendet ist die Messung der Feinheit eines dispersen Systems. Ein disperses System ist eine Anordnung von Materie, die aus wenigstens einer dispersen Phase und einem umgebenden Medium besteht.

Partikelgrößenanalyse : Anwendungsbereiche Kosmetisch relevante Dispersionstypen Aerosol Suspension Emulsion Schaum Pulver Kosmetische Produktgruppen disperser Systeme Aerosole/Sprays Make-up Pigmenthaltiger Sonnenschutz Cremes Lotionen Dünnflüssige Emulsionen Hydrodispersionsgele Zahnpasta Puder Schäume FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005

FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005 Partikelgrößenanalyse : Entscheidungshilfen zur Durchführung einer geeigneten Partikelgrößenanalyse Ist das Produkt dispers, bzw. enthält es ungelöstes active ingredient? Hat die Teilchengrößenverteilung einen kritischen Einfluss auf das Auftragverhalten oder das sensorische Empfinden? Hat die Teilchengrößenverteilung einen kritischen Einfluss auf die Wirkung? Hat die Teilchengrößenverteilung einen kritischen Einfluss auf die Prozessführung? Hat die Teilchengrößenverteilung einen kritischen Einfluss auf die Produktstabilität? Ja? Ja? Ja? Ja? Bestimmung der Teilchengrößenverteilung mindestens sinnvoll wenn nicht notwendig

FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005 Partikelgrößenanalyse : Möglichkeiten zur Datenaufnahme Formulierung A off line B on line Prozess C in line in situ Probennahme Probennahme Probenmanipulation Rückkopplung Messung Messung Messung Auswertung

Partikelgrößenanalyse : Überlegungen zur Vergleichbarkeit Ideal-Partikel Real-Partikel D 1 0 D 3 10 x F 2 F 1 x D 1 D 2 D 3 [µm] 0 10 20 30 40 20 [µm] D 2 [µm] 0 10 20 30 40 D 1 = Martinscher Durchmesser D 2 = Ferretscher Durchmesser D 3 = Kreis- Äquivalentdurchmesser F 1 F 2 FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005

FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005 Partikelgrößenanalyse : Überlegungen zur Vergleichbarkeit Gerät/ Messprinzip Äquivalentdurchmesser 100µm 30µm Siebung Mikroskopie Messorientierung Maschenweite, minimale Partikelgröße Ferret-Durchmesser Martin- Durchmesser Kreisäquivalent- Durchmesser 30 100 30-100 100 30 100 94 30 30 100 47 30 62 62 62 30 Laserbeugung Querschnittsfläche 62 62 62 30

Partikelgrößenanalyse : Überlegungen zur Vergleichbarkeit Anzahlverteilung 1000 Partikel mit 1µm Durchmesser und 1 Partikel mit 100µm Durchmesser Volumenverteilung 1000 Partikel mit 1µm Durchmesser und 1 Partikel mit 100µm Durchmesser 1µm 99,9 % 100 µm 0,1 % V 1 /V 2 = 1/1000 1µm 0,1 % 100 µm 99,9 % FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005

Partikelgrößenanalyse : Erkenntnisse 1. Eine Ergebnisvergleichbarkeit ist in nur wenigen Fällen vorhersehbar bzw.überhaupt gegeben. Gründe: Probenvorbereitung, Messprinzip des Gerätes, Materialeigenschaften 2. Eine direkte Ergebniskorrelation über Korrekturfaktoren führt nicht zu einer 1:1 Übertragbarkeit 3. Ein Lösungsansatz stellt eine firmeninterne Standardisierung unter Einbeziehung präzise beschriebener Referenzmaterialien dar. FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005

Lichtstreuung am Partikel : Reflexion, Brechung, Beugung reflektierter Strahl Partikel einfallender Strahl reflektierter Strahl gebrochener Strahl einfallender Strahl x gebeugter Strahl x ~2/3 λ FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005

FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005 Photonenkorrelationsspektroskopie : Prinzip Sekundärelektronen- Vervielfacher (Photomultiplier) Projektionssystem Sammelsystem Laser Probeneinlass

FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005 Photonenkorrelationsspektroskopie (PCS) : Detektorsignal I (t) I (t) t t Kleines Teilchen Großes Teilchen

FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005 3-D Kreuzkorrelationstechnik (spez. PCS) : Prinzip Schirm Probe 1 2 3 4 A Laser B 4 1 2 3

3-D Kreuzkorrelationstechnik (spez. PCS) : Detektorsignal 1 oben Streuclichtintensität 1 unten Zeit FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005

FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005 Photonenkorrelationsspektroskopie : Zusammenfassung Messbereich: 1nm bis 3µm Messzeit: Sekunden Ergebnisdarstellung: Mittlere Partikelgröße, bei Mehrwinkelanalyse auch Teilchengrößenverteilung Voraussetzung: Verdünnung bis zur schwachen Opaleszenz (gilt nicht für 3-D Kreuzkorrelationstechnik) Hinweise: Probleme beim Verdünnen Auf-/Anlösen Koaleszenz Gestaltänderungen Wasserqualität (Partikel) Lösung: Filtration Verdünnungsreihe

FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005 Laserbeugungsverfahren : Aufbau Rührer dispergierte Phase Computersystem Ringsensor Laser Verarbeitungselektronik Absperrventil Probenzeile Auslass Pumpe

Laserbeugungsverfahren : Prinzip a) sich bewegende Teilchen b) Teilchen unterschiedlicher Größe Probeneinlass Probeneinlass FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005

FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005 Laserbeugungsverfahren : Detektorsignal Ringsensor Laser Probeneinlass Beugungsringe

Laserbeugungsverfahren : Prinzip I I ( r) x = max xmin Intensitätsverteilung von Fraunhofer Beugungsmustern I (r, x) = I f 0 (r, x) I n q ( x) I ( r, x) 0 dx Einzelnes Partikel mit Durchmesser x r Partikelgrößen- Verteilung q 0 (x) FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005 r

FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005 Laserbeugungsverfahren : Zusammenfassung Messbereich: Messzeit: Auswertemodus: 0,1µm bis 3mm Sekunden Fraunhofer bzw. Mie Prüfen für Teilchen <10µm Reproduzierbarkeit/ Genauigkeit: < 3% x 50 < 5% x 10 /x 90 Ergebnisdarstellung: Voraussetzung: Volumen-, Anzahl-, Flächenverteilung Verdünnung Hinweise: Probennahme Desagglomeration Zerstörung Quellung Luftblasen Messbereich Hintergrundsignal Mehrfachstreuung Referenzmaterialien (extern bzw. intern)

Optical reflectance measurement (ORM) : Komponenten Optischer Leiter Computersystem Software Drucker Prozessor Visualisierung Hardware Tastatur Maus Oszilloskop (optional) Messsonde Strom FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005

Optical reflectance measurement (ORM) : Aufbau der Messsonde Strahlenteiler Optischer Leiter Laserdiode Messkammer Fokuspunkt...... disperses System Photodetektor Linse Saphirlinse Saphirfenster FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005

FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005 Partikel Ls L B L S = V S * Δt S d S L S = Sehnenlänge V S = Tastgeschwindigkeit Δt S = Impulsdauer d s = Durchmesser des gescannten Kreises L B = Bogenlänge L S d S = sin L B d S

FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005 Optical reflectance measurement (ORM) : Tastvorgang Ausgangssignal Laufzeitsignal Intensität t s t s Laserstrahl

FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005 Optical reflectance measurement (ORM) : Ergebnisdarstellung Häufigkeit (%) Bogensehnenlänge (ACL)

FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005 Optical reflectance measurement : Zusammenfassung Messbereich: Messzeit: Ergebnisdarstellung: Zählverfahren ca. 0,1µm bis 1mm nach Kalibration Sekunden Anzahl-, Volumenverteilung Bogensehnenlängen (bis zu 1024 Klassen) Hinweise: in-line in-situ unverdünnt Kalibrierung Impulszählrate Luftblasen Inhomogenitäten Bewegung repräsentative Probennahme Reproduzierbarkeit

Turbidimetrie : Prinzip max. 80 mm Laser 850 nm α =45 Rückwärtsstreuung Photodiode Transmission Photodiode Höhe [mm] Transmission Rückwärtsstreuung 80 µm 40 µm 0 µm Intensität FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005

Turbidimetrie : Mehrfachstreuung (Rück)- Streulichtintensität I (BS) als Funktion von Partikeldurchmesser und Phasenvolumenverhältnis θ: 1 I ( BS ) = f λ worin λ = mittlere freie Wegstrecke FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005

FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005 Turbidimetrie : Theorie Mehrfachstreuung λ * Überlegung δh Detektorsignal Zusammenhang δl λ = k d φ

Streulichtintensitat (%) Turbidimetrie : Mehrfachstreuung Einzelmessung Höhe (mm) Mehrfachmessungen ( Kinetik ) Höhe (mm) FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005 Streulichtintensitat (%)

FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005 Turbidimetrie : Interpretation Demulgiervorgänge Sedimentation bzw. Aufrahmen Koaleszenz bzw. Flokkulation t= 0 t= n t= 0 t= n

FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005 Turbidimetrie : Zusammenfassung Messbereich: ca. 0,1µm bis 1mm Messzeit: Sekunden Ergebnisdarstellung: Rückstreuung (%) Transmission ( %) über Probenhöhe mittlere Teilchengröße bzw. Phasenvolumenverhältnis Hinweise: unverdünnt in-line Probennahme Reproduzierbarkeit Stabilitätsuntersuchungen Preformulation Prozesssteuerung Relativverfahren Inhomogenitäten

FH Prof. Dr. G. Kutz 08.06.2005