CAMSIZER CAMSIZER XT Neue Möglichkeiten zur Partikelanalyse mit Dynamischer Bildverarbeitung Gerhard Raatz Retsch Technology GmbH Analytica 2012, München Halle A1 , Stand 203

Laserbeugungs-analysator LA-950 Partikelgrößenmessung von Mikro- bis Millimeter Laserbeugungs-analysator LA-950 Analysensiebmaschinen AS 200 , AS 200 jet, AS 300 © Retsch Technology GmbH

Messprinzip Bildanalyse Vergleich Statische  Dynamische Bildanalyse ISO 13322-1 ISO 13322-2 Hohe Auflösung 2 Dimensionen Einige hundert Partikel Mittlere Auflösung 3 Dimensionen Mio. Partikel © Retsch Technology GmbH

Dynamische Bildanalyse- Aufbau des CAMSIZER Das Messprinzip des CAMSIZERs ist die Schattenprojektion im Durchlicht. Die Partikel fallen über eine Förderrinne an einer Lichtquelle vorbei und werden von zwei Kameras aufgenommen. Messung von frei rieselfähigen Schüttgütern Messbereich von 30 µm bis 30 mm © Retsch Technology GmbH

CAMSIZER: Zwei-Kamera-System Zoom Basic Basic-Kamera Zoom-Kamera Die Technik des CAMSIZER basiert auf einem zwei-Kamera-System. Die Basic-Kamera registriert die großen Partikel, und blendet die kleinen aus, und die Zoom-Kamera registriert die kleinen Partikel. Aus den Messbereichen der beiden Kameras resultiert einer sehr großen Auflösungund einem weiten dynamischer Messbereich. Dieser Aufbau ist auf dem Markt ausschließlich dem CAMSIZER vorbehalten. © Retsch Technology GmbH

Zwei Geräte: CAMSIZER – CAMSIZER XT 30 µm – 30 mm Trockenmessung Für frei rieselfähige Schüttgüter 1 µm – 3 mm Nass- und Trockenmessung Für feine und agglomerierte Produkte

CAMSIZER XT 1. erweiterter Messbereich von 1 µm bis 3 mm durch neu entwickelte Optik 2. Verschiedene Dispergiermöglichkeiten Das Messprinzip wird damit anwendbar für feine Pulver Suspensionen Emulsionen © Retsch Technology GmbH

Messprinzip CAMSIZER XT Neue Optik mit höherer Auflösung für das Zwei-Kamera-Prinzip Probenstrom Basic Camera Objektiv 2 Lichtquelle 1 Linsen Zoom Camera Objektiv 1 Lichtquelle 2 Die Technik des CAMSIZER basiert auf einem zwei-Kamera-System. Die Basic-Kamera registriert die großen Partikel, und blendet die kleinen aus, und die Zoom-Kamera registriert die kleinen Partikel. Aus den Messbereichen der beiden Kameras resultiert einer sehr großen Auflösungund einem weiten dynamischer Messbereich. Dieser Aufbau ist auf dem Markt ausschließlich dem CAMSIZER vorbehalten. © Retsch Technology GmbH

Auflösung Partikeldetektion CCD - Basic CCD - Zoom Partikeldetektion Ein Partikel wird detektiert, wenn mindestens die Hälfte eines Pixels abgedeckt ist. CAMSIZER 75 µm 15 µm CAMSIZER XT: 15 µm 1 µm © Retsch Technology GmbH

CAMSIZER XT Highlights Highlights des optischen Systems: Mehr als 275 Bilder pro Sekunde Full-Frame-Kameras mit einer Auflösung > 1.3 Megapixel Separate Lichtquelle für optimierte Helligkeit, Homogenität und Kontrast 2 Kameras: hohe Auflösung kombiniert mit exzellenter Statistik für einen großen dynamischen Messbereich Bildverarbeitung in Echtzeit: Jeder Partikel in jedem Bild wird analysiert Hunderte Partikel pro Bild: exzellente Statistik in kürzester Zeit Der CAMSIZER XT hat einen größeren dynamischen Messbereich mit besserer Statistik und Reproduzierbarkeit als jedes andere Bildanalysegerät © Retsch Technology GmbH

Modulares Konzept der Probenzufuhr: "X-Change" Flexible Konfiguration für einen breiten Anwendungsbereich einfach • sicher • schnell © Retsch Technology GmbH

Trockendispergierung X-Dry Trockendispergierung (2 Optionen) X- Fall (Freifalldispergierung) X-Jet (Druckluftdispergierung) Die Technik des CAMSIZER basiert auf einem zwei-Kamera-System. Die Basic-Kamera registriert die großen Partikel, und blendet die kleinen aus, und die Zoom-Kamera registriert die kleinen Partikel. Aus den Messbereichen der beiden Kameras resultiert einer sehr großen Auflösungund einem weiten dynamischer Messbereich. Dieser Aufbau ist auf dem Markt ausschließlich dem CAMSIZER vorbehalten. © Retsch Technology GmbH

Trockendispergierung mit X-Jet Messmodul – X-Jet Trockendispergierung mit X-Jet Messbereich von 1 µm bis 3 mm Für feine Pulver und Agglomerate Trockendispergierung durch Druckluft: Druck von 0,2 bar bis 4,5 bar Die Technik des CAMSIZER basiert auf einem zwei-Kamera-System. Die Basic-Kamera registriert die großen Partikel, und blendet die kleinen aus, und die Zoom-Kamera registriert die kleinen Partikel. Aus den Messbereichen der beiden Kameras resultiert einer sehr großen Auflösungund einem weiten dynamischer Messbereich. Dieser Aufbau ist auf dem Markt ausschließlich dem CAMSIZER vorbehalten. © Retsch Technology GmbH

Nassdispergierung mit X-Flow Messmodul – X-Flow Nassdispergierung mit X-Flow Messbereich von 1 µm bis 600 µm Für Emulsionen und Suspensionen Optimale Dispergierung durch Ultraschallbad Die Technik des CAMSIZER basiert auf einem zwei-Kamera-System. Die Basic-Kamera registriert die großen Partikel, und blendet die kleinen aus, und die Zoom-Kamera registriert die kleinen Partikel. Aus den Messbereichen der beiden Kameras resultiert einer sehr großen Auflösungund einem weiten dynamischer Messbereich. Dieser Aufbau ist auf dem Markt ausschließlich dem CAMSIZER vorbehalten. Optional für organische Lösungsmittel © Retsch Technology GmbH

Direkte Größenmessung am Einzelpartikel - Korngrößendefinition Auswertung von Schattenprojektionsflächen Wie groß ist dieses Partikel? Dies ist eine Aufnahme die von dem CAMSIZER gemacht wurde. Suchen wir uns ein Partikel heraus und stellen die Frage: „Wie groß ist dieses Partikel?“ © Retsch Technology GmbH

“Durchmesser über Projektionsfläche” Größenmodelle xc min “Breite” A A‘ = A xFläche “Durchmesser über Projektionsfläche” “Länge” xFe max ...darauf kann es verschiedene Antworten geben. Größe ist nicht gleich Größe. man kann die Größe über die Projektionsfläche eines Partikels erhalten. Es wird dabei der Durchmesser einer gleich großen Kugel angenommen (Äquivalenzdurchmesser). man kann die Breite eines Partikels bestimmen Man kann die Länge eines Partikels bestimmen (Längste Ausdehnung des Partikels) © Retsch Technology GmbH

Vergleich Größenmodelle xc min  xFläche  xFe max Führt man drei Messungen mit unterschiedlichen Größenmodelle an der gleichen Probe durch, erhält man drei unterschiedliche Ergebnisse, jedoch nur entlang der x-Achse verschoben. 2 x[mm] Unterschiedliche Größenmodelle Unterschiedliche Ergebnisse © Retsch Technology GmbH

Kornform A A konvex A real Breiten-/ Längen- verhältnis Rundheit Symmetrie Konvexität xc min xFe max A U r2 S r1 Der CAMSIZER kann auch die Kornform bestimmen, die sich in 4 einfache Messmethoden aufgliedert: Breiten-/Längenverhältnis (@GERT: was hat Makroshape in diesem Zusammenhang zu bedeuten???) Rundheit (rund: Wert 1; nicht rund: Wert < 1 -> dann: länglich oder rauh) Symmetrie: der CAMSIZER scannt ein Partikel in 64 Raumrichtungen. Die Software sucht den stärksten Unterschied zwischen R1 und R2. So kann die Software erkennen, ob Anhaftungen vorhanden sind, oder Bruchteile Konvexität: man kann es sich vorstellen, als würde ein Gummiband um das Partikel gespannt – es ergibt sich eine konvexe Fläche. Die reale wird mit der konvexen Fäche verglichen. Das Verhältnis zueinander ist dann die Konvexität. Man kann hierdurch beispielsweise Doppler oder Überlagerungen bestimmen A konvex A real © Retsch Technology GmbH

Kornformanalyse: Bestimmung von Mischungsanteilen Messergebnisse B A B A Hier ein Beispiel für 2 unterschiedliche Kornformen und die Mischung daraus (Wasserfilter: Ionenaustauscher (B) und Aktivkohle (A)): Die Parameter mit dem größten Unterschied von Kurve A zu B (senkrechte Pfeile) ergeben den Schwellwert, der in der CAMSIZER Software eingegeben werden kann. © Retsch Technology GmbH

Anwendungsbereiche Typische Probenmaterialien pharmazeutische Pulver, Granulate und feine Pellets Lebensmittelpulver und -Granulate Waschmittel, Enzyme, Füllstoffe für Waschpulver Metall- oder Erzpulver Schleifmittel (mittlere und feine Körnungen) feine Sande und Zement, Baustoffe, Kalkstein feine Fasern Die Einsatzorte sind: .... Beispiele für Anwendungen sind: ... Auf einige dieser Beispiele werden wir noch näher eingehen. © Retsch Technology GmbH

Für agglomerierte Pulver Ergebnisse Messprinzip Für agglomerierte Pulver Die Technik des CAMSIZER basiert auf einem zwei-Kamera-System. Die Basic-Kamera registriert die großen Partikel, und blendet die kleinen aus, und die Zoom-Kamera registriert die kleinen Partikel. Aus den Messbereichen der beiden Kameras resultiert einer sehr großen Auflösungund einem weiten dynamischer Messbereich. Dieser Aufbau ist auf dem Markt ausschließlich dem CAMSIZER vorbehalten. © Retsch Technology GmbH

Ergebnisse X-Jet Partikelgrößenverteilung 1 µm - 10 µm Die Technik des CAMSIZER basiert auf einem zwei-Kamera-System. Die Basic-Kamera registriert die großen Partikel, und blendet die kleinen aus, und die Zoom-Kamera registriert die kleinen Partikel. Aus den Messbereichen der beiden Kameras resultiert einer sehr großen Auflösungund einem weiten dynamischer Messbereich. Dieser Aufbau ist auf dem Markt ausschließlich dem CAMSIZER vorbehalten. Probe: Schleifmittel-Mikro-Körnungen am unteren Ende des Messbereiches © Retsch Technology GmbH

Probe: Glasperlenmix, multimodal Ergebnisse X-Fall Die Technik des CAMSIZER basiert auf einem zwei-Kamera-System. Die Basic-Kamera registriert die großen Partikel, und blendet die kleinen aus, und die Zoom-Kamera registriert die kleinen Partikel. Aus den Messbereichen der beiden Kameras resultiert einer sehr großen Auflösungund einem weiten dynamischer Messbereich. Dieser Aufbau ist auf dem Markt ausschließlich dem CAMSIZER vorbehalten. Probe: Glasperlenmix, multimodal © Retsch Technology GmbH

Partikelgrößenverteilung 2,5 µm + 5 µm, Nassdispergierung Ergebnisse X-Flow Partikelgrößenverteilung 2,5 µm + 5 µm, Nassdispergierung Particle size © Retsch Technology GmbH

Alternative Analyseverfahren Das sind zum einen die Siebanalyse und zum anderen die Lichtstreuung. © Retsch Technology GmbH

Reproduzierbarkeit der Messungen Applikation: Messung von Lotpulver mit Trockendispergierung © Retsch Technology GmbH

Alternative Analyseverfahren Das sind zum einen die Siebanalyse und zum anderen die Lichtstreuung. © Retsch Technology GmbH

Partikelgrößenverteilung 10 µm + 12 µm, Nass Dispergierung Hohe Auflösung für enge Verteilungen Partikelgrößenverteilung 10 µm + 12 µm, Nass Dispergierung © Retsch Technology GmbH

Alternative Analyseverfahren Das sind zum einen die Siebanalyse und zum anderen die Lichtstreuung. © Retsch Technology GmbH

Formanalyse zur Erkennung gebrochener Partikel Ergebnisse X-Flow Formanalyse zur Erkennung gebrochener Partikel präzise Detektion der Anzahl gebrochener Partikel durch Formerkennung: Applikationsbeispiel Katalysatoren © Retsch Technology GmbH

Alternative Analyseverfahren Das sind zum einen die Siebanalyse und zum anderen die Lichtstreuung. © Retsch Technology GmbH

Direkte Partikelgrößenbestimmung Bessere Größenanalyse durch Partikelformdefinitionen Breite, Fläche, Länge: Vergleich zur Laserbeugung Die Technik des CAMSIZER basiert auf einem zwei-Kamera-System. Die Basic-Kamera registriert die großen Partikel, und blendet die kleinen aus, und die Zoom-Kamera registriert die kleinen Partikel. Aus den Messbereichen der beiden Kameras resultiert einer sehr großen Auflösungund einem weiten dynamischer Messbereich. Dieser Aufbau ist auf dem Markt ausschließlich dem CAMSIZER vorbehalten. © Retsch Technology GmbH

Alternative Analyseverfahren Das sind zum einen die Siebanalyse und zum anderen die Lichtstreuung. © Retsch Technology GmbH

Vergleich zur Siebanalyse Kompatible Resultate im Vergleich zur Siebanalyse Summenverteilung CAMSIZER Siebung Laserbeugung Partikelgröße[µm] Die Technik des CAMSIZER basiert auf einem zwei-Kamera-System. Die Basic-Kamera registriert die großen Partikel, und blendet die kleinen aus, und die Zoom-Kamera registriert die kleinen Partikel. Aus den Messbereichen der beiden Kameras resultiert einer sehr großen Auflösungund einem weiten dynamischer Messbereich. Dieser Aufbau ist auf dem Markt ausschließlich dem CAMSIZER vorbehalten. Probe: Petrolkoks zur Elektrodenherstellung © Retsch Technology GmbH 34

Alternative Analyseverfahren Das sind zum einen die Siebanalyse und zum anderen die Lichtstreuung. © Retsch Technology GmbH

Detektion von Überkorn Sichere Erkennung von Überkorn-Partikeln im 0,1 Vol%-Bereich Probe: PMMA Perlen © Retsch Technology GmbH

Zusammenfassung: Vorteile CAMSIZER XT Digitale Bildverarbeitung mit patentiertem 2-Kamera-System (nach ISO 13322-2) großer dynamischer Messbereich von 1 µm bis 3 mm neuentwickeltes optisches System mit ultra-hellen LEDs für bessere Kontraste und hohe Schärfentiefe kurze Analysezeiten von 1 – 3 Minuten für einige Millionen Partikel sehr hohe Auflösung im Mikro- und Millimeterbereich sichere Erkennung von Über- und Unterkorn-Partikel Module für Trocken- und Nassdispergierung Analyseergebnisse sind optional kompatibel zur Siebanalyse Die Vorteile des CAMSIZERs liegen also auf der Hand: ... © Retsch Technology GmbH

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