MESUREGRANULOMÉTRIE: LE LASER TOUT AZIMUTLe laser permet aujourd'hui de déterminer la répartition dimensionnelle d'une poudre, d'un aérosol, d'une émulsion, avec précision et en quelques secondes.

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GRANULOMÉTRIE: LE LASER TOUT AZIMUT

Le laser permet aujourd'hui de déterminer la répartition dimensionnelle d'une poudre, d'un aérosol, d'une émulsion, avec précision et en quelques secondes.



La pharmacie, les peintures, la fabrication des céramiques et du ciment, l'agro-alimentaire, etc., presque toutes les branches de l'industrie ont besoin de connaître, parfois d'une manière très précise, la "granulométrie" des produits qu'elles fabriquent ou qu'elles utilisent. De la taille et de la distribution des "particules" dans un solide pulvérulent, un aérosol, une émulsion dépendent en effet les propriétés du produit: par exemple, la réactivité d'un ciment, la vitesse et la durée d'action d'un médicament, le pouvoir couvrant d'une peinture, la densité et la solidité d'une céramique, etc. Il existe aujourd'hui une grande variété de techniques d'analyse granulométrique que nous abordons ci-après. Ces deux dernières décennies ont vu le formidable développement de la granulométrie "laser", qui permet d'obtenir une répartition dimensionnelle en quelques secondes. Il existe maintenant presque une dizaine de constructeurs d'appareils pour se partager un marché de soixante à quatre-vingts appareils par an. Mais les méthodes plus classiques, comme la sédimentation, ont toujours leur utilité.

La sédimentation

Les particules sont différenciées en fonction de leur vitesse de sédimentation dans un liquide. La mesure se fait par absorption lumineuse, et un logiciel de calcul donne le résultat sous forme de courbe. La méthode est longue (quinze à vingt minutes), même si certains appareils permettent d'accélérer le phénomène par centrifugation. Si la précision d'analyse peut descendre au-dessous du micron, elle ne peut guère dépasser les 100microns, les grosses particules sédimentant trop vite.

La diffraction laser

La méthode est fondée sur le fait que l'angle de diffraction d'un rayonnement laser traversant un flux de particules est inversement proportionnel à la taille de ces particules. La figure de diffraction obtenue est détectée par un réseau de photodiodes, placé en avant du faisceau, dont les signaux sont traités par ordinateur pour donner la granulométrie sous forme de courbes, d'histogrammes, etc. La mesure sera d'autant plus précise que le nombre de détecteurs individuels est plus grand, ce qui peut constituer un critère de choix. Mais dès que la taille des particules descend au-dessous de 1micron, la diffusion latérale et la rétrodiffusion deviennent prépondérantes par rapport à la diffraction. Pour en tenir compte, il faut alors des détecteurs supplémentaires, ce qui augmente le coût des appareils. Les constructeurs proposent des appareils avec des gammes de mesures plus ou moins étendues, les prix variant en conséquence. Les granulomètres laser sont proposés avec les accessoires nécessaires à la préparation et à la manipulation des échantillons: échantillonneurs, alimentateurs de poudre, générateur d'aérosols, etc.

La corrélation de photons

Cette méthode permet d'accéder à des tailles de particules encore plus petites, de l'ordre de quelques nanomètres. Elle consiste à mesurer la fréquence de variation de l'intensité d'un rayonnement laser diffusé par les particules: cette fréquence, affectée par le mouvement brownien des particules, dépend de leur taille respective. Du même coup, la méthode n'est plus valable pour les particules trop grosses (au-delà de 3microns).

Le comptage de particules

L'un des moyens d'accéder à la distribution granulométrique d'un produit consiste à compter toutes les particules de chacune des classes dimensionnelles. Le principe le plus connu est celui du compteur Coulter (Coultronics). Les particules isolantes, en suspension dans un liquide conducteur, sont détectées une à une à leur passage par un petit orifice calibré encadré par deux électrodes. Il est possible ainsi de connaître le volume exact de chaque particule et de différencier avec précision des populations extrêmement proches. Inconvénient: la plage de mesure d'un tube orifice est très étroite.

Les appareils à effet Doppler

Ils permettent de mesurer à la fois la taille et la vitesse des particules. Mais il faut que celles-ci soient sphériques. C'est pourquoi ce type d'instrument est surtout utilisé dans l'étude des aérosols: pulvérisation (injecteur pour moteur Diesel, buse de peinture, etc.) ou des émulsions.



BON A SAVOIR

L'Institut de filtration et des techniques séparatives (IFTS) vient de publier un inventaire des granulomètres et compteurs de particules disponibles sur le marché français. Cet ouvrage de 160pages recense une quarantaine de fabricants et 94appareils: tamiseurs, sédimentomètres, granulomètres à diffraction, etc., avec une fiche de présentation pour chacun d'entre eux. Un chapitre d'introduction explique le principe des différentes méthodes d'analyse granulométrique. Ce laboratoire indépendant réalise des prestations de services en analyse ainsi que des formations. Il est accrédité pour la certification

des poudres par le Bureau communautaire des références.

IFTS: rue Marcel-Pagnol, 47510 Foulayronnes. Tél.: 53-95-83-94. Fax: 53-95-66-95.

Granulomètre à diffraction laser Coulter.La figure de diffraction est détectée par un réseau de photodiodes, dont les signaux sont traités par ordinateur pour donner la granulométrie sous forme de courbes, d'histogrammes, etc.

USINE NOUVELLE N°2485

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