粒度檢測(cè)的方法很多,，常見(jiàn)的方法包括篩分法,、顯微鏡法、沉降法,、光阻法,、電阻法、透氣法,、X射線小角散射法等,。而激光粒度儀正是其中應(yīng)用非常廣泛的方法之一，具有操作簡(jiǎn)便,，測(cè)試速度快,，測(cè)試范圍廣,，重復(fù)性和準(zhǔn)確性好，可進(jìn)行在線測(cè)量和干法測(cè)量等優(yōu)點(diǎn),。對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量,、降低能源消耗、控制環(huán)境污染,、保護(hù)人類的健康等具有重要意義,。
 

　　激光粒度儀作為一種成熟的粒度測(cè)試儀器，已經(jīng)在粉體加工,、應(yīng)用與研究領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,。它的特點(diǎn)是測(cè)試速度快、測(cè)試范圍寬,、重復(fù)性和真實(shí)性好,、操作簡(jiǎn)便等等。
 

　　今天小譜就其發(fā)展史,、檢測(cè)原理,、結(jié)構(gòu)和大家進(jìn)行探討，讓激光粒度儀變的更簡(jiǎn)單,。(如果讀完文章您覺(jué)得還有那些想聽(tīng)的知識(shí)點(diǎn)小譜沒(méi)有講到,，亦或是覺(jué)得小譜文章中有哪些觀點(diǎn)您不太認(rèn)同，歡迎您積極留言,。)
 

　　01.“激光粒度儀”的前世今生
 

　　英國(guó)英國(guó)馬爾文儀器有限公司是最初一批商用激光粒度分析儀的廠商之一,，于上世紀(jì)70年代左右制造出本公司第一臺(tái)商用激光粒度分析儀，隨后生產(chǎn)出第一臺(tái)激光PCS納米粒度及Zeta電位分析儀,，第一臺(tái)超聲粒度分析儀，成為舉世*的激光粒度分析技術(shù)的先鋒及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),。
 

　　日本以日本HORIBA為代表,，HORIBA長(zhǎng)年積累的粒子徑計(jì)測(cè)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了從1nm的分子、原子級(jí)超微小區(qū)域到6000nm的大量程測(cè)定,，特別是對(duì)于從測(cè)在接近試樣本身狀態(tài)的分散狀態(tài)下的粒子徑分布,，而且準(zhǔn)備了粘度計(jì)內(nèi)置型，粘度值也能自動(dòng)測(cè)定井輸入,，復(fù)雜預(yù)處理和使用電子顯微鏡進(jìn)行確認(rèn)等評(píng)價(jià)很困難的毫微尺寸控制引發(fā)了變革,。
 

　　中國(guó)我國(guó)粒度測(cè)試技術(shù)研究工作起步于20世紀(jì)70年代，激光粒度儀的研制自20世紀(jì)80年代開(kāi)始,，20世紀(jì)90年代中期以前,，國(guó)產(chǎn)粒度測(cè)試儀器主要以沉降粒度儀為主，商品化的激光粒度儀還沒(méi)有投放市場(chǎng),，國(guó)內(nèi)的激光粒度儀全部依賴進(jìn)口,。
 

　　近年來(lái),，我國(guó)粒度儀行業(yè)發(fā)展迅猛，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的,、性能優(yōu)良的國(guó)產(chǎn)粒度儀產(chǎn)品不斷問(wèn)世,，天津大學(xué)、濟(jì)南大學(xué),、上海理工大學(xué),、丹東儀表所等單位先后都做了大量的工作，并在近十年有了明顯的突破如天津大學(xué)的雙譜面結(jié)構(gòu),、丹東百特的兩種光學(xué)結(jié)構(gòu),、濟(jì)南微納的樣品池、華南師范大學(xué)的折射率測(cè)量珠海歐美克的全自動(dòng)系統(tǒng)等,。
 

　　目前,，中國(guó)激光粒度測(cè)試技術(shù)處于成熟階段，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的.性能優(yōu)良的產(chǎn)品不斷問(wèn)世,，以準(zhǔn)確性,、重復(fù)性為代表的主要性能指標(biāo)達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品水平。
 

　　(以上內(nèi)容摘錄至網(wǎng)絡(luò))
 

　　02.“激光粒度儀”基本結(jié)構(gòu)與原理
 

　　激光粒度儀主要有激光器,、樣品池,、光學(xué)系統(tǒng)、信號(hào)放大及A/D轉(zhuǎn)換裝置,、數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)組成,。目前，激光粒度儀的技術(shù)已經(jīng)逐漸發(fā)展成熟,，近年來(lái)基礎(chǔ)性創(chuàng)新成果鮮有問(wèn)世,，但是技術(shù)性的革新卻依然層出不窮，與行業(yè)相關(guān)的應(yīng)用型研究也十分活躍,。
 

　　激光粒度儀是基于光衍射現(xiàn)象設(shè)計(jì)的,，當(dāng)光通過(guò)顆粒時(shí)產(chǎn)生衍射現(xiàn)象(其本質(zhì)是電磁波和物質(zhì)的相互作用)。衍射光的角度與顆粒的大小成反比,。不同大小的顆粒在通過(guò)激光光束時(shí)其衍射光會(huì)落在不同的位置,，位置信息反映顆粒大小,；同樣大的顆粒通過(guò)激光光束時(shí)其衍射光會(huì)落在相同的位置,。衍射光強(qiáng)度的信息反映出樣品中相同大小的顆粒所占的百分比多少。
 

　　激光衍射法就是采用一系列的光敏檢測(cè)器來(lái)測(cè)量位置粒徑的顆粒在不同角度上的衍射光的強(qiáng)度,，使用衍射模型,，通過(guò)數(shù)學(xué)反演，然后得到樣品的粒度分布,。通過(guò)該位置檢測(cè)器接收到的衍射光強(qiáng)度,，得到所對(duì)應(yīng)顆粒粒徑的百分比含量,。
 

　　03.“激光粒度儀”的使用
 

　　1、準(zhǔn)備工作儀器安裝和分散液體(氣體),。
 

　　2,、試樣檢查、準(zhǔn)備,、分散和試樣濃度檢查顆粒的粒度范圍和顆粒形狀及是否充分分散,。
 

　　3、測(cè)量(選擇合適的光學(xué)模型),。
 

　　4,、誤差的來(lái)源于診斷系統(tǒng)的測(cè)量誤差(偏差)，可來(lái)自于不正確的試樣制,。備,、偏離顆粒的理論假設(shè)和/或是由于對(duì)儀器的不適當(dāng)操作和運(yùn)行造成的。
 

　　04
 

　　“激光粒度儀”的應(yīng)用
 

　　基于光散射理論的激光粒度儀己經(jīng)廣泛用于粉末冶金,、薄膜,、膜片料、催化劑,、絕緣材料,、潤(rùn)滑油、超導(dǎo)體,、無(wú)線電技術(shù)等行業(yè),，涉及化學(xué)、制藥,、食品,、建材等工業(yè)領(lǐng)域并發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。激光粒度儀可以直接測(cè)定大氣中煙塵與灰塵在不同時(shí)間,、不同位置的含量,，從而得出大氣中煙塵灰塵時(shí)間-空間分布圖，為解決環(huán)境污染和全球性氣候預(yù)測(cè)起到一定的指導(dǎo)作用,。近年來(lái)，大氣污染,、金屬氧化物和水力部門對(duì)江河的檢測(cè)等都是激光粒度儀應(yīng)用的新焦點(diǎn),。
 

　　1.激光粒度儀在醫(yī)藥、制藥行業(yè)中的應(yīng)用
 

　　一般情況下,，隨著粒徑的減小,，其粒度細(xì)微均勻，比表面積增大,，孔隙率增加,，吸附性增強(qiáng),，溶解性增強(qiáng)，親和力變大,，化學(xué)反應(yīng)速率增加,，改善了藥物的溶出度，能使有效成分較好地分散,、溶解在胃液里,，且與胃黏膜的接觸面積變大，更易被胃腸道吸收,，從而提高了治療效果,。
 

　　對(duì)于普通水溶性較好的原料藥，常用的就是濕法激光粒度儀,。但是由于藥劑種類繁多,，面對(duì)一些水溶性不好或者常用分散介質(zhì)中很難分散的藥劑時(shí)，考慮干法激光粒度儀進(jìn)行檢測(cè),。
 

　　2.用于建筑材料生產(chǎn)
 

　　水泥的粒度分布如何將極大的影響混凝土的強(qiáng)度,。粒度分布的測(cè)量對(duì)zui終產(chǎn)品的質(zhì)量控制，降低生產(chǎn)成本,，提高產(chǎn)品質(zhì)量,，減少能耗方面均有極大的作用。對(duì)于水泥生產(chǎn)的實(shí)時(shí)控制,，就需要激光粒度儀這樣的監(jiān)控儀器,，保證數(shù)據(jù)的輸出連續(xù)性，確保質(zhì)量的可靠,。
 

　　3.用于大氣質(zhì)量的監(jiān)測(cè)
 

　　大氣污染中主要是粒子狀污染物,。飄塵具有的交替特性使其形成氣溶膠如霧、煙,、塵,，會(huì)對(duì)環(huán)境造成極大影響?？梢岳眉す饬６葍x測(cè)定大氣中煙塵,、灰塵在不同時(shí)間、不同位置的含量而得出大氣中煙塵,、灰塵時(shí)間-空間分布圖,，從而控制各地工業(yè)發(fā)展方向，為解決環(huán)境污染和全球性氣候預(yù)測(cè)起到一定的指導(dǎo)作用,。
 

　　4.用于江河湖泊水質(zhì)監(jiān)測(cè)
 

　　近年來(lái),，各部門致力于江河湖泊水質(zhì)的治理。利用激光粒度儀測(cè)量水中金屬氧化物以及固體顆粒含量，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控水質(zhì)是否達(dá)標(biāo),。同時(shí),，河水泥沙含量同樣是一個(gè)重要指標(biāo)，對(duì)于河口海岸帶水質(zhì),、地貌,、環(huán)境等的研究具有重要意義。使用激光粒度儀測(cè)量可以讓測(cè)量者得到連續(xù)的變化曲線,，從而利于對(duì)于環(huán)境變化的分析,。
 

　　5.激光粒度儀在水泥行業(yè)的應(yīng)用
 

　　現(xiàn)如今水泥廠都偏向于將水泥磨細(xì)來(lái)提高水泥強(qiáng)度，其實(shí)水泥石強(qiáng)度并不一定隨水泥細(xì)度的增加,、組分水化活性的提高而提高,。但顆粒越細(xì)，水化活性越高,；zui初的強(qiáng)度發(fā)展速率隨細(xì)度增加而增長(zhǎng),。在規(guī)范中，水泥細(xì)度通常用篩余或比表面積來(lái)衡量,。實(shí)際上除了進(jìn)行上述指標(biāo)的控制,，對(duì)于細(xì)度而言粒度分布也是重要因素。
 

　　05.測(cè)試結(jié)果的7大影響因素
 

　　(1)復(fù)折射率
 

　　激光散射法粒度測(cè)量的對(duì)象一般是微米級(jí)的粒子,，這些粒子的光學(xué)常數(shù)并不能簡(jiǎn)單看成粒子材料的光學(xué)性質(zhì),，而是指顆粒的復(fù)折射率n’，其定義為：n‘=n+ik,。其中n為通常所說(shuō)的折射率,，虛部k表示光在介質(zhì)中傳播時(shí)光強(qiáng)衰減的快慢，即吸收系數(shù),，有時(shí)也被稱作吸收率,。
 

　　復(fù)折射率的選擇合適與否直接影響到粒度檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性，但是影響待測(cè)顆粒復(fù)折射率的因素較多,，難以確定其準(zhǔn)確值,，所以到目前為止在激光粒度測(cè)量領(lǐng)域中仍舊沒(méi)有確定復(fù)折射率的統(tǒng)一方法。在實(shí)際的粒度檢測(cè)過(guò)程中,，一般只是對(duì)同種物質(zhì)使用一個(gè)固定的復(fù)折射率,，這樣的測(cè)量結(jié)果必然會(huì)與樣品的真實(shí)值有較大偏差。但是如果針對(duì)不同粒
 

　　度區(qū)間的顆粒都去尋找其復(fù)折射率,，卻又不現(xiàn)實(shí)的,。
 

　　(2)折射率
 

　　Mie散射理論是麥克斯韋電磁方程組的嚴(yán)格解，激光法檢測(cè)的前提假設(shè)是粉體粒子是球形且各向同性的,，大多數(shù)晶體在不同的方向上有不同的折射率,。由于不同廠家的設(shè)備中光能探測(cè)器的數(shù)量,、空間分布位置,、靈敏度的不同也會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果的差異,。
 

　　(3)內(nèi)置算法
 

　　由于光強(qiáng)分布的差異，不同粒度儀生產(chǎn)廠家所采用的軟件內(nèi)置算法不同,，造成系數(shù)矩陣的計(jì)算結(jié)果差異,，由此給反演帶來(lái)不同程度的誤差。
 

　　(4)內(nèi)外復(fù)折射率
 

　　球形石英粉等顆粒,，在高溫環(huán)境下燒灼成型,。由于既要成球，又要熔透轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷突虿欢ㄐ?，其技術(shù)難度很高,。所以在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)有部分無(wú)定形態(tài)的熔融石英包裹在結(jié)晶石英上，以及熔融石英內(nèi)部含有空心氣泡,。這種顆粒被稱為雙層顆粒,，顆粒內(nèi)外復(fù)折射率不同，導(dǎo)致激光法測(cè)量時(shí)可能帶來(lái)較大誤差,，據(jù)相關(guān)文獻(xiàn),，最大誤差可能超過(guò)50%。
 

　　(5)反常異動(dòng)現(xiàn)象
 

　　有研究者發(fā)發(fā)現(xiàn)在有些折射率下對(duì)于部分粒徑區(qū)間,，隨著粒徑的變小,，散射光強(qiáng)分布主峰會(huì)向探測(cè)器內(nèi)側(cè)移動(dòng)，而正常情況下應(yīng)向探測(cè)器外側(cè)移動(dòng),，從而影響粒度檢測(cè)的結(jié)果,。這種現(xiàn)象被稱為散射光能分布的反常移動(dòng)現(xiàn)象。
 

　　(6)分散狀態(tài)
 

　　使用激光粒度儀檢測(cè)過(guò)程中,，需注意保證待測(cè)顆粒處于良好的分散狀態(tài),。當(dāng)前市面上的主流激光粒度儀，基本上都帶有離心循環(huán)分散和超聲分散兩種分散模式,，所以對(duì)于這種類型儀器的用戶,，不建議測(cè)試前的機(jī)外分散，因?yàn)樵谟脽瓕⒎稚⒑蟮娜芤簩?dǎo)入循環(huán)槽的過(guò)程中極易在杯底殘留部分大顆粒,，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生誤差,。在儀器中分散樣品時(shí)，應(yīng)注意根據(jù)物料性質(zhì)調(diào)整超聲和離心循環(huán)分散的功率,，太大容易導(dǎo)致氣泡的產(chǎn)生,，太小則容易導(dǎo)致分散效果變差和大顆粒沉底。
 

　　(7)儀器的保養(yǎng)程度
 

　　激光粒度儀的保養(yǎng)程度,，對(duì)檢測(cè)結(jié)果有較大影響,。激光粒度儀需要定期標(biāo)定維護(hù)。在實(shí)際的使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，部分樣品極易在測(cè)試過(guò)程中附著在儀器的管路內(nèi)部,，從而混入之后的測(cè)試樣品中帶來(lái)測(cè)試誤差,。而儀器自帶的清洗功能很難解決這類問(wèn)題，需要在激光粒度測(cè)量中引起足夠重視,。