0982 粒度和粒度分布測(cè)定法第三法光散射法公示稿

0982 粒度和粒度分布測(cè)定法

第三法

1 光散射法

本方法通過(guò)分析顆粒的光散射特性，對(duì)兩相體系中顆粒（如粉末、霧滴、氣溶膠、混懸液、乳狀液和溶液中的氣泡等）的粒度分布進(jìn)行測(cè)定。供試品以合適的濃度分散于適宜的液體或氣體中，使其通過(guò)單色光束。單色光束照射到供試品顆粒上，以不同角度散射，形成散射光強(qiáng)度分布圖（散射圖樣）。由于顆粒在各個(gè)方向產(chǎn)生的散射圖樣與顆粒粒徑、形狀、數(shù)量以及光學(xué)特性有關(guān)，因此通過(guò)測(cè)量散射圖樣，基于米氏散射理論或弗朗霍夫近似理論，可計(jì)算出顆粒的粒度分布。本法適用于粒徑范圍為 0.1μm～3mm 顆粒的粒度分布測(cè)定，采用特殊設(shè)計(jì)和輔助條件時(shí)可將粒度分布測(cè)定范圍擴(kuò)展至 0.1μm 以下和 3mm 以上。

1.1 對(duì)儀器的一般要求

本法所用儀器為激光散射粒度分布儀，又名激光衍射粒度分布儀或激光粒度分布儀。通常由光源、光束處理單元、傅里葉透鏡、進(jìn)樣系統(tǒng)、檢測(cè)器以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等構(gòu)成。光源發(fā)出的激光應(yīng)具有穩(wěn)定強(qiáng)度，儀器可自動(dòng)扣除電子背景和光學(xué)背景等干擾。根據(jù)樣品池在光路中的位置，光路設(shè)計(jì)分為兩種：傅里葉光路和反傅里葉光路。在傅里葉光路（圖 1）中，樣品池置于傅里葉透鏡前，測(cè)量區(qū)域的空間較大，樣品在透鏡的有效工作距離內(nèi)有合理的光程；在反傅里葉光路（圖 2）中，樣品池置于傅里葉透鏡后，樣品區(qū)的光程較短，但利于測(cè)量到大角度的散射光。激光光束與樣品分散顆粒相互作用，產(chǎn)生散射現(xiàn)象，光束的角度、強(qiáng)度發(fā)生變化，直射光和散射光聚焦到檢測(cè)器形成散射圖樣。檢測(cè)器收集有限角度范圍內(nèi)的散射光。

圖 1 光散射法傅里葉光路原理圖

圖 2 光散射法反傅里葉光路原理圖

儀器應(yīng)定期采用粒度分布特征值（如 D10、D50、D90）已知的標(biāo)準(zhǔn)粒子進(jìn)行校準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)粒子粒徑分布寬度（D90 與 D10 的比值）應(yīng)在 1.5～10 之間。通常平行測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)粒子 5 次，測(cè)得的 D50 均值與其標(biāo)稱值的偏差應(yīng)小于 3%，RSD 不得過(guò) 3%；測(cè)得的 D10 和 D90 均值與其標(biāo)稱值的偏差均應(yīng)小于 5%，RSD 均不得過(guò)5%。如粒度分布特征值小于 10μm，則相應(yīng)的限度值應(yīng)加倍。

1.2 測(cè)定

測(cè)定過(guò)程可分為樣品制備、測(cè)量和結(jié)果計(jì)算。測(cè)定中，應(yīng)進(jìn)行方法開(kāi)發(fā)，獲得適宜的樣品取樣、樣品分散和測(cè)量方式。

1.2.1 樣品制備

樣品制備過(guò)程中，應(yīng)避免供試品引濕。對(duì)于較易引濕的供試品，應(yīng)特別注意制備過(guò)程中樣品的儲(chǔ)存、稱取和轉(zhuǎn)移等相關(guān)操作。測(cè)定前，目視或借助顯微鏡觀察供試品，了解顆粒形狀及粒徑范圍，用于取樣和分散過(guò)程的選擇及評(píng)價(jià)。取樣應(yīng)具有代表性，必要時(shí)可通過(guò)分樣技術(shù)獲得代表性樣品。

通常根據(jù)供試品的性狀、溶解性能、理化特性，以及測(cè)量目的等，選擇樣品分散方式—濕法或干法，目視或借助顯微鏡觀察分散效果。混懸供試品宜采用濕法分散，固態(tài)供試品依據(jù)溶解性能和理化特性可選擇干法或濕法分散，無(wú)合適分散介質(zhì)的固態(tài)供試品可采用干法分散。

濕法 濕法分散通常使用攪拌、超聲等方式分散顆粒。根據(jù)供試品的特性，選擇合適的分散介質(zhì)（水或者其他溶劑，確保分散介質(zhì)中沒(méi)有顆粒物和氣泡），調(diào)節(jié)攪拌速度或超聲功率，必要時(shí)可加入適量的分散助劑如表面活性劑等，使分散體系成穩(wěn)定狀態(tài)，以保證供試品能夠均勻穩(wěn)定地通過(guò)檢測(cè)窗口。濕法分散過(guò)程中影響測(cè)定的關(guān)鍵因素有分散介質(zhì)、分散助劑、攪拌速度、超聲強(qiáng)度、超聲時(shí)間等。干法 干法分散通常基于壓縮空氣的能量或真空的壓差能量分散顆粒。根據(jù)供試品分散的難易程度，調(diào)節(jié)樣品出口的狹縫寬度、進(jìn)樣器的進(jìn)樣速率和分散氣壓（通常為 0～0.4MPa），使不同大小的粒子均勻穩(wěn)定地通過(guò)檢測(cè)窗口。干法分散過(guò)程中影響測(cè)定的關(guān)鍵因素有分散氣壓、進(jìn)料速度等。為得到準(zhǔn)確的結(jié)果，需根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)影響測(cè)定的分散參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。在合理的參數(shù)范圍內(nèi)，測(cè)定結(jié)果應(yīng)無(wú)顯著變化。

1.2.2 測(cè)量

調(diào)試儀器與測(cè)量背景，按前述制備樣品。樣品量應(yīng)處于合理范圍，通常采用遮光度反映測(cè)量區(qū)域內(nèi)樣品量。通常，濕法樣品的遮光度為 3%～20%，干法樣品的遮光度為 0.5%～15%。遮光度過(guò)低影響信噪比和測(cè)量精密度，遮光度過(guò)高導(dǎo)致樣品分散困難或發(fā)生多重散射。樣品測(cè)量次數(shù)不少于 3 次，測(cè)量時(shí)間以獲得穩(wěn)定的測(cè)試結(jié)果為宜。

1.2.3 結(jié)果計(jì)算

測(cè)量得到的散射圖樣可通過(guò)適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)模型如米氏理論或弗朗霍夫近似理論，以及適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)過(guò)程如反卷積等，計(jì)算出顆粒的粒度分布。光學(xué)模型的選擇依賴于所要測(cè)定的粒度范圍、顆粒光學(xué)特性及其用途等。弗朗霍夫近似理論是早期建立的光學(xué)模型，無(wú)需獲得顆粒的光學(xué)特性。米氏理論是在弗朗霍夫近似理論基礎(chǔ)上發(fā)展建立的光學(xué)模型。采用米氏理論時(shí)，應(yīng)當(dāng)獲得系統(tǒng)的光學(xué)特性，例如顆粒和介質(zhì)的折射率或兩者比值，將其作為測(cè)量參數(shù)用于計(jì)算粒度分布。對(duì)于大于 50μm，且相對(duì)折射率大于 1.2 的多數(shù)顆粒，米氏理論和弗朗霍夫近似理論均適用。對(duì)于有色物質(zhì)、乳狀液和粒徑小于 10μm 的物質(zhì)，有必要獲得光學(xué)特性，采用米氏理論計(jì)算。

本方法在光學(xué)模型中假設(shè)顆粒為球形，所報(bào)告的粒度分布是根據(jù)球形顆粒散射圖樣體積和的理論值與實(shí)測(cè)的散射圖樣值相匹配得到的，因此對(duì)于非球形顆粒，粒度分布結(jié)果可能與基于其他物理原理如沉降、篩分等方法測(cè)得的結(jié)果不同。

1.3 方法驗(yàn)證

分析方法需進(jìn)行方法驗(yàn)證，本法常用的驗(yàn)證指標(biāo)有重復(fù)性和耐用性。重復(fù)性系指在相同條件下，同一分析人員測(cè)定結(jié)果的精密度。本法可獲得的重復(fù)性主要取決于供試品的特征（研磨/未研磨，堅(jiān)固/脆弱，粒徑分布寬度等），而所需的重復(fù)性取決于測(cè)量目的。不同的原料和制劑，其化學(xué)組成和物理特性差異較大，重復(fù)性有顯著差異。除另有規(guī)定外，在合適的分散條件和參數(shù)下，平行測(cè)定 6 次，D50 的 RSD 不得過(guò) 10%，D10和 D90 的 RSD 均不得過(guò) 15%。對(duì)粒徑小于 10μm 的供試品，D50 的 RSD 不得過(guò) 20%；D10 和 D90 的 RSD 均不得過(guò) 30%。耐用性系指在測(cè)定條件有小的變動(dòng)時(shí)，測(cè)定結(jié)果不受影響的承受程度。本法耐用性驗(yàn)證一般考察影響干濕法分散的因素和光學(xué)參數(shù)，通常包含在測(cè)定方法的開(kāi)發(fā)過(guò)程中。另外，在使用不同儀器測(cè)定樣品時(shí)，由于光路結(jié)構(gòu)、分散系統(tǒng)和數(shù)學(xué)計(jì)算過(guò)程等的差異，相同供試品在不同儀器上可能得到不同結(jié)果。為減少數(shù)據(jù)差異，可采用內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)不同儀器進(jìn)行性能確認(rèn)。

1.4 結(jié)果報(bào)告

本法測(cè)得的粒度分布數(shù)據(jù)通常以累積體積分布粒徑或體積平均粒徑報(bào)告。累積體積分布常用的粒度分布符號(hào)有 D10、D50、D90，又名 x10、x50、x90或 d（0.1）、d（0.5）、d（0.9），分別表示下累積體積分布等于 10%、50%和 90%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑值。體積平均粒徑常用 D(4,3)表示。

此外，報(bào)告中應(yīng)詳細(xì)記錄儀器信息、樣品信息、樣品制備、分散過(guò)程、分散參數(shù)、結(jié)果計(jì)算、方法驗(yàn)證等內(nèi)容。

【附注】本法名稱“光散射法”等同于“激光衍射法”或“光衍射法”。

起草單位： 中國(guó)食品藥品檢定研究院 聯(lián)系電話：010-67095608

復(fù)核單位： 廣東省藥品檢驗(yàn)所、上海市食品藥品檢驗(yàn)研究院、江蘇省藥品監(jiān)督檢驗(yàn)研究院、

成都市藥品檢驗(yàn)研究院、浙江工業(yè)大學(xué)、中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所

主要起草人： 趙霞、謝蘭桂、吳慧

0982 粒度和粒度分布測(cè)定法第三法光散射法

修訂說(shuō)明

一、目的意義

顆粒的粒度屬性是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和質(zhì)量控制中至關(guān)重要的參數(shù)之一。關(guān)于粒度和粒度分布測(cè)定法，《中國(guó)藥典》目前收載了顯微鏡法、篩分法、光散射法、動(dòng)態(tài)光散射法和光阻法。其中，光散射法以其測(cè)量量程寬、自動(dòng)化程度高、測(cè)試快捷等特點(diǎn)，在制劑領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。隨著應(yīng)用范圍的擴(kuò)大和分析技術(shù)的發(fā)展，修訂《中國(guó)藥典》0982 粒度和粒度分布測(cè)定法第三法光散射法，充實(shí)與完善該部分內(nèi)容，使其與儀器的發(fā)展相適應(yīng)，與我國(guó)實(shí)際應(yīng)用情況相匹配，更好地指導(dǎo)藥品的質(zhì)量控制和科學(xué)監(jiān)管。

二、總體思路

光散射法測(cè)得的粒度結(jié)果受測(cè)試條件、測(cè)試儀器、光學(xué)模型和數(shù)學(xué)算法影響明顯，詳盡的測(cè)定過(guò)程指導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)確結(jié)果的獲得至為關(guān)鍵。本次修訂通過(guò)比較國(guó)內(nèi)外多種技術(shù)規(guī)范關(guān)于光散射法的收載情況，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，修訂光散射法的名稱、前言術(shù)語(yǔ)、對(duì)儀器的一般要求、測(cè)定、方法驗(yàn)證和結(jié)果報(bào)告等。

三、主要內(nèi)容

1.名稱：維持“光散射法”，附注中說(shuō)明“等同于激光衍射法或光衍射法”，兼顧國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)體系的銜接需求。

2.前言術(shù)語(yǔ)：增訂適測(cè)樣品類型及測(cè)定流程的概述性內(nèi)容。

3.對(duì)儀器的一般要求：修訂儀器命名和校準(zhǔn)，增訂儀器基本結(jié)構(gòu)組成和不同光路設(shè)計(jì)原理及相應(yīng)光路圖。

4.測(cè)定：增訂測(cè)試方法開(kāi)發(fā)內(nèi)容，將整個(gè)測(cè)定過(guò)程分為樣品制備、測(cè)量、結(jié)果計(jì)算三個(gè)部分，對(duì)每個(gè)部分涉及的具體參數(shù)以及如何設(shè)置優(yōu)化進(jìn)行說(shuō)明。樣品制備部分將原通則中涉及樣品制備的內(nèi)容匯集到該主題下，并增訂相關(guān)的技術(shù)要求。同時(shí)對(duì)干濕法分散內(nèi)容進(jìn)行文字修訂，增訂影響測(cè)定的重要因素。測(cè)量部分增訂樣品量、測(cè)量次數(shù)、測(cè)量時(shí)間等對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。結(jié)果計(jì)算部分包括原附注中相關(guān)內(nèi)容并進(jìn)行補(bǔ)充。

5.增訂“方法驗(yàn)證”：為確保測(cè)試方法的適用性，需開(kāi)展相應(yīng)的驗(yàn)證工作。由于本法特殊性，一般只做重復(fù)性和耐用性要求。

6.增訂“結(jié)果報(bào)告”：增訂本法所測(cè)得粒度結(jié)果的表示和結(jié)果報(bào)告中應(yīng)包含的內(nèi)容。

7.附注：原附注內(nèi)容刪除或移到正文中，增加對(duì)本法不同名稱的附注。

來(lái)源：藥典委

原文下載：0982粒度和粒度分布測(cè)定法第三法光散射法.pdf