AccuSizer 大顆粒粒徑檢測(cè)儀

ACCUSIZER® A7000 APS 全自動(dòng)計(jì)數(shù)粒度儀

型號(hào)AccuSizer®A7000 APS        

檢測(cè)范圍0.5 - 400μm        

計(jì)數(shù)濃度10¹¹個(gè)/ml        

   

AcuSizer® A7000APS全自動(dòng)計(jì)數(shù)粒度儀具有高靈敏度，高分辨率，高達(dá)1024數(shù)據(jù)通道的特點(diǎn)。其在A7000SIS液體顆粒計(jì)數(shù)器的基礎(chǔ)上增設(shè)了二步稀釋模塊，在檢測(cè)液體中的顆粒數(shù)量的同時(shí)精確測(cè)量顆粒的粒度及粒度分布，結(jié)合全新一代AccuSizer軟件的*分析功能，通過(guò)真實(shí)精細(xì)的分布結(jié)果，廣泛服務(wù)于醫(yī)藥原料藥、混懸劑、微球、造影劑微泡)、半導(dǎo)體研磨液(CMPSlurry)、墨水、電池正負(fù)極材料等領(lǐng)域 。

       

AcuSizer A7000 APS
全自動(dòng)計(jì)數(shù)粒度儀

檢測(cè)范圍： 0.5μm - 400μm

樣品濃度： 10¹¹個(gè)/ml

采用全自動(dòng)二步稀釋結(jié)合定量環(huán)進(jìn)樣，封閉式檢測(cè)空間，一體化檢測(cè)流程。實(shí)現(xiàn)了真正的單接口，一站式檢測(cè)，操作簡(jiǎn)便，測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定可靠。

應(yīng)用: 醫(yī)藥(乳劑、脂質(zhì)體)、半導(dǎo)體(CMP Slurry)、墨水等。

工作模式

Automatic dilution module    

自動(dòng)稀釋模塊    

傳統(tǒng)的單顆粒傳感技術(shù)在樣品濃度過(guò)高的情況下會(huì)出現(xiàn)“重合限"問(wèn)題。Entegris（PSS）專為高濃度樣本的檢測(cè)開發(fā)出的自動(dòng)稀釋系統(tǒng)。根據(jù)不同的樣本可以適用于一步稀釋法或二步稀釋法。該方法可將超高濃度樣品稀釋至目標(biāo)濃度，減少人工稀釋的試錯(cuò)成本、時(shí)間成本和誤差。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)稀釋因子自動(dòng)還原樣品的原始顆粒濃度，解決了高濃度樣品的檢測(cè)難題。時(shí)至今日，Entegris（PSS）的單顆粒光學(xué)傳感技術(shù)（SPOS），在醫(yī)藥、半導(dǎo)體、新材料等新興領(lǐng)域發(fā)揮了的作用。

   

模塊化設(shè)計(jì)

   

       

           

           

           

①進(jìn)樣器: 全自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)，測(cè)樣過(guò)程安全、簡(jiǎn)單、快捷配備不同型號(hào)的注射器，拆卸方便。

②主機(jī): 1024通道計(jì)算實(shí)現(xiàn)儀器的高分辨率、高靈敏度。

③傳感器: 獨(dú)立安裝，方便拆卸，既有利于維護(hù)維修，也便于更換其他型號(hào)傳感器。

④Loop進(jìn)樣環(huán)：A7000 APS配備了不同體積的進(jìn)樣環(huán)，選用不同的進(jìn)樣環(huán)，在保證精確進(jìn)樣量的同時(shí)，可以滿足不同濃度樣品的檢測(cè)要求。

原生高濃度設(shè)計(jì)

A7000系列顆粒計(jì)數(shù)器專為高濃度樣本的檢測(cè)提供解決方案。其設(shè)計(jì)理念特別適合高濃度樣本，搭配自動(dòng)稀釋模塊更是可以檢測(cè)濃度高達(dá)10¹²#/mL的樣本。

A7000/A9000 系列顆粒計(jì)數(shù)器(分別對(duì)應(yīng)LE\FX\FXnano傳感器)測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果匯總

   

A7000 APS結(jié)果圖(LE傳感器)
濃度高達(dá)：3.72E+007顆/mL        

A9000 FX結(jié)果圖(FX傳感器)
濃度高達(dá)：4.80E+008顆/mL        

A9000 FX nano結(jié)果圖(FX nano傳感器)
濃度高達(dá)：3.15E+008顆/mL        

計(jì)數(shù)效率高
High counting efficiency

顆粒計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)效率主要體現(xiàn)在兩個(gè)指標(biāo)上:單位時(shí)間內(nèi)可計(jì)數(shù)的總數(shù)和重復(fù)性(統(tǒng)計(jì)學(xué)意義)A7000系列顆粒計(jì)數(shù)器可以在短時(shí)間內(nèi)快速計(jì)數(shù)大量粒子，其優(yōu)秀的硬件和軟件設(shè)計(jì)為數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提供了有利保障。

A7000 APS 測(cè)試3次數(shù)據(jù)結(jié)果匯總表
	測(cè)試得到的樣品濃度(單位：顆/mL)
第一次測(cè)試	16644666
第二次測(cè)試	16140229
第三次測(cè)試	16483163
RSD	1.28%

A7000 APS 測(cè)試3次數(shù)據(jù)譜圖結(jié)果匯總

           

從測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)看，使用A7000 APS測(cè)試的亞微米標(biāo)準(zhǔn)粒子，其樣品濃度約為16422686顆/mL，樣品濃度三次測(cè)試結(jié)果的RSD為: 1.28%。充分說(shuō)明了A7000 APS在測(cè)試高濃度樣本時(shí)結(jié)果真實(shí)有效。

CETAC自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)

搭載全自動(dòng)進(jìn)樣器，可滿足多組樣品的檢測(cè)需求，大大節(jié)省操作時(shí)間和人工成本。

       

Multiple sample trays available

3×7 samples-30mm tube（50mL）
4×10 samples-20mm tube（20mL）
5×12 samples-16mm tube（14mL）
6×15 samples-13mm tube（7mL）

兼容水相有機(jī)相

可兼容水相有機(jī)相，適應(yīng)多樣化的樣品檢測(cè)。

   

   

CMP研磨液在實(shí)際使用時(shí)往往需要經(jīng)過(guò)循環(huán)系統(tǒng)，下圖是氧化硅slurry在循環(huán)系統(tǒng)中泵送不同時(shí)間下的顆粒計(jì)數(shù)分布圖。從下圖中可知，在前16小時(shí)內(nèi)，該slurry的顆粒計(jì)數(shù)分布沒有明顯變化。>2um的顆粒總數(shù)穩(wěn)定在1萬(wàn)個(gè)，尾部貢獻(xiàn)的體積百分比約為0.002%。但經(jīng)過(guò)24小時(shí)的泵送，slurry大顆粒含量發(fā)生變化。>2um的顆粒數(shù)躍升至10萬(wàn)個(gè)，尾部貢獻(xiàn)的體積百分比上升至0.016%。這是一個(gè)重要的結(jié)果，因?yàn)樗C明了泵運(yùn)輸帶來(lái)的應(yīng)力可以使slurry變得不穩(wěn)定，大顆粒數(shù)量急劇增加。需要注意的是，這種變化體現(xiàn)在體積百分比上只有萬(wàn)分之一量級(jí)的變化，這也體現(xiàn)了SPOS技術(shù)在此應(yīng)用上的靈敏度。

               

a.二氧化硅研磨液在通過(guò)再循環(huán)系統(tǒng)泵送40小時(shí)后的數(shù)量累計(jì)分布
b.在再循環(huán)系統(tǒng)中的體積百分比累積分布表。

A7000 APS主要應(yīng)用

案例一A7000 APS用于檢測(cè)乳劑（脂肪乳）大乳粒    

脂肪乳是以植物來(lái)源為主的液態(tài)甘油三酯為油相，磷脂為主要表面活性劑，在高壓均質(zhì)等外力作用下乳化制成的水包油乳狀液，通常平均粒徑為100~500 nm。乳粒的大小至關(guān)重要，尤其是較大的脂肪乳(>5um)，這些大乳粒伴隨著注射過(guò)程進(jìn)入人體血管內(nèi)，具有引起肉芽腫、靜脈炎及血栓等的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)也會(huì)伴隨著血液循環(huán)進(jìn)入肺臟、肝臟、腎臟等其他器官造成損害。

解決方案：

美國(guó)藥典USP729對(duì)于脂肪乳中大乳粒(PFAT5)及2020版中國(guó)藥典規(guī)定-“基于單顆粒光學(xué)傳感技術(shù)(SPOS)的光阻法測(cè)定，大于5um的乳粒加權(quán)總體積不得超過(guò)油相體積的0.05%"。

數(shù)據(jù)分析：

如圖0-HRS所示，通過(guò)AccuSizer液體顆粒計(jì)數(shù)器檢測(cè)不穩(wěn)定的脂肪乳，在剛開始放置時(shí)，只有少量大于5um大乳粒;
如圖24-HRS，當(dāng)放置24h后，大于5um的大乳粒明顯增多;
如圖36-HRS，在放置36h后，大于5um的大乳粒數(shù)量繼續(xù)增加，并且大乳粒粒徑有明顯的變大，說(shuō)明脂肪乳出現(xiàn)明顯的聚集。
下圖所示是將在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各個(gè)時(shí)段的大乳粒變化曲線疊加，如左下圖所示，AccuSizer波體顆粒計(jì)數(shù)器的高分辦率和高靈敏度優(yōu)勢(shì)，可以更直觀的看到大乳粒逐浙變化的趨勢(shì)，同時(shí)可以切換到休積占比模式 (右下圖)。通過(guò)右下圖可以明顯的看出，在放置40h后，大于5 um的大乳粒體積占比遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過(guò)了USP和CP對(duì)于大乳粒的要求。
所以通過(guò)AccuSizer液體顆粒計(jì)數(shù)器可以對(duì)脂肪乳研發(fā)和生產(chǎn)提供更準(zhǔn)確的技術(shù)支持。

   

案例二A7000 APS用于檢測(cè)研磨液（CMP Slurry）中LPC    

化學(xué)機(jī)械拋光(Cchemical Mechanical Polishing，簡(jiǎn)稱CMP)是半導(dǎo)體制造過(guò)程中至關(guān)重要的一步，其主要作用是通過(guò)化學(xué)和機(jī)械作用相結(jié)合，將晶圓表面拋光至平滑，行業(yè)內(nèi)稱之為平坦化(planarization)。這一過(guò)程對(duì)于確保晶圓表面平整度和降低缺陷是至關(guān)重要的。而在CMP工藝中，研磨液(CMP surry)作為關(guān)鍵材料，其中的大顆粒數(shù)量(LargeParticle Count，LPC)對(duì)CMP制程的影響尤為顯著，因此，對(duì)大顆粒計(jì)數(shù)(LPC)檢測(cè)成為了評(píng)價(jià)研磨液質(zhì)量的重要指標(biāo)。

Slurry的檢測(cè)有三個(gè)難點(diǎn):

1)濃度高; 2)要求對(duì)少數(shù)尾端大粒子進(jìn)行計(jì)數(shù)量化; 3)不同的slurry性質(zhì)不同，檢測(cè)的方法也有所不同。

解決方案:

AccuSizer系列顆粒計(jì)數(shù)器針對(duì)Slurry的檢測(cè)難題提供了解決方案，業(yè)已成為業(yè)界內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。SPOS技術(shù)可以對(duì)顆粒進(jìn)行量化計(jì)數(shù)，搭配不同的稀釋系統(tǒng)，可以檢測(cè)高濃度的樣本。針對(duì)特殊Slurry，比如高粘性的氧化鈰，專門開發(fā)了FX和FXnano(A9000)系列儀器。

解決方案:

使用H₂SO₄和HNO₃;兩種不同的酸稀釋氧化鋁研磨液，稀釋時(shí)將pH值都調(diào)節(jié)為3。其大顆粒的結(jié)果卻大相徑庭，如下圖所示。然而，用H2S04稀釋的研磨液比用HNO3稀釋的尾部要寬得多，這種影響在體積加權(quán)粒度分布(PSD)中更為顯著。

用硫酸(紅色，圓形) 和硝酸(藍(lán)色，方形) 稀釋的氧化鋁研磨液;

       

a.數(shù)量加權(quán)粒徑分布 PSD
b.體積加權(quán)粒徑分布 PSD

檢測(cè)原理

單顆粒光學(xué)傳感技術(shù)
Single Particle Optical(SPOS)

傳統(tǒng)的粒度表征的方式是用激光衍射法來(lái)獲得粒度體積徑分布。其優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)方便，干法濕法都能測(cè)試，數(shù)據(jù)結(jié)果容易辨讀，如D10，D50，D90。但由于其理論的理想化假設(shè)，如米氏散射理論和夫瑯禾費(fèi)衍射理論都將顆粒假定為非常標(biāo)準(zhǔn)的圓形且計(jì)算中采用的物理光學(xué)參數(shù)都非常精確，這就導(dǎo)致了在實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生了一系列的問(wèn)題，如不同廠家的儀器測(cè)試的結(jié)果不統(tǒng)一；即使同樣的樣品，同樣的儀器在不同時(shí)期不同的人操作也會(huì)產(chǎn)生差異；對(duì)不同大

小的粒徑分辨率不足等。

AccuSizer® 系列儀器使用單顆粒光學(xué)傳感技術(shù)（Single Particle Optical Sizing，SPOS），對(duì)大量粒子樣本進(jìn)行粒徑測(cè)試并計(jì)數(shù)，一次檢測(cè)一個(gè)顆粒，來(lái)構(gòu)建真正的粒度分布（PSD），不僅可以得到高分辨率傳統(tǒng)的體積分布結(jié)果，也可以得到量化的數(shù)量分布結(jié)果。其將樣品中顆粒的數(shù)量和大小進(jìn)行了量化，可以很輕松地將樣品中的個(gè)別大顆粒檢測(cè)出來(lái)，對(duì)尾端粒子的高分辨率和靈敏性為產(chǎn)品的均一穩(wěn)定性研究提供了強(qiáng)有力的幫助。

   

   

粒子通過(guò)光感區(qū)域的時(shí)候阻礙了一部分入射光，引起到達(dá)檢測(cè)器的光強(qiáng)降低，此信號(hào)的衰減幅度理論上與粒子的橫截面成比例關(guān)系。在光阻法儀器中，將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，具體表現(xiàn)為電壓值，不同粒徑大小的粒子產(chǎn)生的電壓值不同。根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系，就可以建立標(biāo)準(zhǔn)粒子和粒徑大小的校準(zhǔn)曲線。這是傳統(tǒng)的光阻法（也稱為光消減法，Light Extinction or Light obscuration）檢測(cè)粒徑的原理。傳統(tǒng)光阻法的范圍下限一般到1.5µm。

單顆粒光學(xué)傳感技術(shù)(SPOS)原理圖

Entegris（PSS）的SPOS技術(shù)結(jié)合了光阻效應(yīng)和光散理論，將顆粒計(jì)數(shù)的下限下探到0.5µm。這不僅迎合了更嚴(yán)苛的質(zhì)量要求，也助力于精密制造對(duì)環(huán)境雜質(zhì)的高標(biāo)要求。多達(dá)512個(gè)數(shù)據(jù)通道使數(shù)據(jù)辨析清晰可見。

如下圖所示，所用樣品為經(jīng)過(guò)400目（37μm）篩的標(biāo)準(zhǔn)粒子。理論上超過(guò)37微米的應(yīng)該沒有或者極少。紅色為激光衍射（Laser Diffraction）弗朗和費(fèi)理論（Frannhofer）的測(cè)試結(jié)果，綠色為SPOS設(shè)備測(cè)試結(jié)果。

SPOS測(cè)試結(jié)果顯示在35μm以上沒有顆粒，而LD顯示即使300μm也有顆粒存在。原因在于粒度檢測(cè)的整體理論（Ensemble method）是模擬計(jì)算的結(jié)果，此類理論揭示的是自然界中實(shí)際呈現(xiàn)的正態(tài)分布現(xiàn)象。

技術(shù)優(yōu)勢(shì)

0.01μm精度的超高分辨率
Ultra high resolution with 0.01μm accuracy

分辨率是指分辨相鄰顆粒大小的能力。Entegris（PSS）的SPOS技術(shù)可以提供多達(dá)1024個(gè)數(shù)據(jù)通道。得益于此，在檢測(cè)量程范圍內(nèi)，可對(duì)粒徑大小進(jìn)行更加精細(xì)的劃分，可達(dá)到0.01μm精度的超高分辨率。展現(xiàn)出更真實(shí)的顆粒分布情況，為研發(fā)和質(zhì)控提供更精確的數(shù)據(jù)，為研發(fā)保駕護(hù)航。
如右圖所示，為0.8μm、1μm、2μm、5μm、10μm、20μm混合標(biāo)粒所得到的結(jié)果。5個(gè)主峰清晰可見。

       

圖3-3 超高分辨率

多通道的優(yōu)勢(shì)
512 Channel

如下圖所示，這是0.8μm、2μm、5μm的混合標(biāo)粒在8通道，16通道，512通道下不同的圖譜。可以看到，在8通道下只有一個(gè)峰，粒子的大小介于0.6μm-2.2μm之間。在16通道下，可以看到2個(gè)峰，一個(gè)峰的粒子大小介于0.6μm-1.2μm之間，另外一個(gè)峰的粒子大小介于4.1μm-7.5μm之間。切換到512通道，可以明顯看到3個(gè)主峰，分別是0.8μm、2μm和5μm。
在低通道的模式下，由于數(shù)據(jù)不夠精確，容易導(dǎo)致誤判。通道數(shù)變多，能夠更準(zhǔn)確反映出樣品的真實(shí)情況。

       

8通道

       

16通道

       

512通道

10PPT等級(jí)的超高靈敏度
10PPT level ultra-high sensitivity

靈敏度高達(dá)10PPT級(jí)別，緊緊抓住納米顆粒分布的“小尾巴"，哪怕只有痕量的顆粒通過(guò)傳感器，也可以精準(zhǔn)檢測(cè)出來(lái)。在實(shí)際的生產(chǎn)和研發(fā)中，往往是極少數(shù)的顆粒決定了整個(gè)體系的質(zhì)量和穩(wěn)定性，如半導(dǎo) 體CMP制程所用研磨液(Slurny)、注射用乳劑中大乳粒(>5um，PFAT5)等。高靈敏度的傳感器，才能確保檢測(cè)結(jié)果更接近真實(shí)結(jié)果，助力于找到問(wèn)題的真正根源和“罪魁禍?zhǔn)?。

A7000系列單顆粒光學(xué)傳感技術(shù)(SPOS)檢測(cè)結(jié)果VS激光衍射儀(LD)檢測(cè)結(jié)果

左圖為使用SPOS技術(shù)測(cè)得的粒度分布圖譜，右圖為使用激光衍射法(LD)技術(shù)測(cè)得的粒度分布圖譜。左圖為3.41微升的1微米PSL標(biāo)粒分散于250毫升氧化硅中的PSD圖譜，右上圖為177微升同樣的標(biāo)粒分散于同體積氧化硅，右下圖為360微升同樣的標(biāo)粒分散于4.3mL的氧化硅中。
由圖譜可以看出:盡管將濃度提高52倍(如右上圖所示)，LD不能將不同組分進(jìn)行區(qū)分；將濃度提高約6000倍(如右下圖所示)，方能看出有尾端大粒子存在。這充分說(shuō)明SPOS技術(shù)比LD的靈敏度顯著提升約6000倍。

軟件優(yōu)勢(shì)

21CFR Part11法規(guī)軟件--符合cGMP要求

AccuSizer® 工作站具備儀器控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析、出具報(bào)告以及權(quán)限管理、用戶管理、數(shù)據(jù)安全性、審計(jì)追蹤和電子簽名等功能，符合FDA 21 CFR Part11法規(guī)對(duì)數(shù)據(jù)完整性的要求。符合cGMP的管理規(guī)范。

• AccuSizer® A7000系列產(chǎn)品配備了符合美國(guó)聯(lián)邦法規(guī)21章第11款（21CFR PART11）要求的軟件。這是FDA認(rèn)可的符合cGMP要求的軟件。

• 中國(guó)NMPA有政策趨勢(shì)將對(duì)醫(yī)藥研發(fā)企業(yè)實(shí)施規(guī)范的GLP管理。毫無(wú)疑問(wèn)，符合21CFR PART11法規(guī)的軟件是實(shí)施GLP/GMP必要因素之一。

• 數(shù)據(jù)的不可更改性；用戶權(quán)限分級(jí)；審計(jì)追蹤功能；系統(tǒng)的安全性，用戶名密碼登錄。

權(quán)限管理 | Authority management

內(nèi)置22種子權(quán)限管理，靈活設(shè)置，便于更細(xì)致化管理，滿足CSV計(jì)算機(jī)系統(tǒng)驗(yàn)證。

   

1.用戶管理
2.允許編輯測(cè)樣方法
3.數(shù)據(jù)庫(kù)管理
4.鏈接驅(qū)動(dòng)
4.允許用戶用儀器測(cè)量樣品
5.對(duì)主機(jī)中固件更新（工程師權(quán)限）
6.密碼權(quán)限設(shè)置
7.可看、輸出、更改數(shù)據(jù)自動(dòng)備份位置
8.更改重新計(jì)算測(cè)試數(shù)據(jù)
9.導(dǎo)入曲線
10.曲線校準(zhǔn)（不對(duì)用戶開放）
11.增加減少報(bào)告模板
12.允許打印或?qū)С鰣?bào)告
13.刪除測(cè)樣數(shù)據(jù)（僅軟件界面看不到，數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)依然存在，并可還原）
14. 刪除測(cè)樣數(shù)據(jù)
15. 刪除報(bào)告
16. 刪除文件

法規(guī)報(bào)告 | Analysis Report

可自動(dòng)或手動(dòng)生成符合各國(guó)藥典、標(biāo)準(zhǔn)報(bào)告模版；自動(dòng)判定報(bào)告“pass" or“ fail"。

數(shù)據(jù)備份 | Data backup

可與Lims系統(tǒng)連用并按照固定時(shí)間點(diǎn)或間隔時(shí)長(zhǎng)，自動(dòng)備份到路徑或上傳到其他服務(wù)器，無(wú)需擔(dān)心數(shù)據(jù)丟失。

審計(jì)追蹤 | Audit trail

詳實(shí)記錄用戶登錄登出期間所有操作，可根據(jù)操作類型、時(shí)間、項(xiàng)目等類型實(shí)現(xiàn)快速查找，并支持日志導(dǎo)出打印功能。

內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)和模板

全通道 VS 自定義通道

樣品測(cè)試界面