CAMSIZER CAMSIZER XT Neue Möglichkeiten zur Partikelanalyse mit Dynamischer Bildverarbeitung Gerhard Raatz Retsch Technology GmbH Analytica 2012, München.

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

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

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

4 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

5 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

6 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

7 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

8 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

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

10 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

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

12 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

13 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

14 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

15 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

16 “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

17 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. x[mm] Unterschiedliche Größenmodelle Unterschiedliche Ergebnisse © Retsch Technology GmbH

18 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 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

19 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

20 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

21 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

22 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

23 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

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

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

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

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

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

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

30 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

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

32 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

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

34 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

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

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

37 Zusammenfassung: Vorteile CAMSIZER XT
Digitale Bildverarbeitung mit patentiertem 2-Kamera-System (nach ISO ) 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

38 Retsch Technology GmbH
Halle A1 – Stand 203