A tecnologia de Polarização de Diferença de Intensidade de Dispersão (PIDS) é uma técnica patenteada pela Beckman Coulter que, combinada com a difração a laser, permite a detecção direta de partículas tão pequenas quanto 10 nm.
Desafios na Detecção de Partículas Pequenas
Partículas com diâmetros inferiores a alguns micrômetros têm padrões de dispersão de luz semelhantes em forma e intensidade. Essas propriedades físicas dificultam a distinção entre tais padrões, resultando em dimensionamento impreciso e baixa resolução. Isso causa um alto grau de incerteza ao resolver o tamanho real das partículas.
Diferenças na Polarização da Luz Dispersa
A luz dispersa verticalmente polarizada tem padrões de dispersão e estruturas finas diferentes da luz dispersa horizontalmente polarizada em partículas pequenas. A principal característica da intensidade de dispersão horizontal (Ih) para partículas pequenas é a presença de um mínimo em cerca de 90°. Esse mínimo se desloca para ângulos maiores em partículas maiores.
Vantagens da Polarização Vertical e Horizontal
Embora tanto a intensidade de dispersão vertical (Iv) quanto a horizontal (Ih) contrastem ligeiramente no caso de partículas pequenas, a diferença entre elas pode revelar uma estrutura fina mais distinta. Isso possibilita o dimensionamento de partículas pequenas. Combinando os efeitos da polarização com a dependência do comprimento de onda em grandes ângulos, podemos estender o limite de dimensionamento para tão baixo quanto 10 nm.
Detecção de Partículas Grandes e Pequenas
Partículas grandes dispersam a luz fortemente em ângulos baixos, com máximos e mínimos facilmente detectáveis no padrão de dispersão. Isso significa que detectores colocados em ângulos baixos em relação ao caminho óptico e com resolução angular suficiente podem detectar esses máximos e mínimos.
Por outro lado, partículas pequenas dispersam a luz fracamente e sem máximos e mínimos discerníveis até que ângulos de medição extremamente altos sejam alcançados. Isso torna a detecção e resolução do padrão de dispersão difíceis. Fabricantes adotaram diferentes soluções para superar essas limitações com graus variados de sucesso.
Soluções para Medição de Luz Retrodispersa
A maioria dos esforços se concentrou na medição da luz retrodispersa. Embora tais estratégias ajudem, elas não são soluções completas. Por essa razão, a Beckman Coulter desenvolveu o sistema PIDS, criando pela primeira vez uma solução completa para o problema do dimensionamento submicrônico. A tecnologia empregada no PIDS é elegante, porém simples, e aproveita a teoria Mie de dispersão de luz.
Funcionamento da Tecnologia PIDS
O PIDS se baseia na natureza transversal da luz, ou seja, que ela consiste em um vetor magnético e um vetor elétrico a 90° um do outro. Se, por exemplo, o vetor elétrico está "para cima e para baixo", a luz é dita como verticalmente polarizada. Quando uma amostra é iluminada com uma luz de um comprimento de onda polarizado dado, o campo elétrico oscilante estabelece um dipolo (oscilações) dos elétrons na amostra. Essas oscilações estarão no mesmo plano de polarização que a fonte de luz propagada.
Radiação de Dipolos Oscilantes
Os dipolos oscilantes nas partículas irradiam luz em todas as direções, exceto na direção da fonte de luz irradiadora. O PIDS aproveita esse fenômeno. Luz em três comprimentos de onda (475, 613 e 900 nm) irradia sequencialmente a amostra, primeiro com luz polarizada verticalmente e depois horizontalmente. O LS 13 320 XR mede a luz dispersa das amostras em uma faixa de ângulos. Ao analisar as diferenças entre a luz radiada horizontal e verticalmente para cada comprimento de onda, obtemos informações sobre a distribuição de tamanho das partículas da amostra. Estamos medindo as diferenças entre sinais polarizados vertical e horizontalmente, e não simplesmente os valores de uma polarização dada.
Integração de Dados de PIDS
A informação de intensidade versus ângulo de dispersão dos sinais PIDS é então incorporada ao algoritmo padrão dos dados de intensidade versus ângulo de dispersão da luz laser para fornecer uma distribuição contínua de tamanho.
Benefícios Adicionais da Tecnologia PIDS
Outro grande benefício da aquisição de dados PIDS é que, por meio da simples interpretação dos dados brutos, podemos rapidamente confirmar se partículas pequenas estão realmente presentes, pois partículas grandes não exibem o sinal diferencial mostrado por partículas pequenas.
Conclusão
A tecnologia PIDS da Beckman Coulter representa um avanço significativo na detecção e dimensionamento de partículas submicrônicas. Com sua capacidade de diferenciar entre sinais polarizados vertical e horizontalmente, o PIDS oferece uma solução elegante e eficaz para os desafios tradicionais de medição de partículas pequenas, estabelecendo novos padrões de precisão e confiabilidade na análise de tamanho de partículas.
