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文章詳情
選擇激光粒子計(jì)數(shù)器的方法之（一）
日期：2025-04-18 00:06
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摘要：粒度分析方法通常采用篩分或沉降法。常用的沉降法存在著檢測(cè)速度慢(粒子計(jì)數(shù)器)、重復(fù)性差、對(duì)非球型粒子誤差大、不適用于混合物料(粒子計(jì)數(shù)器)、動(dòng)態(tài)范圍窄等缺點(diǎn)。隨著激光衍射法的發(fā)明，粒度測(cè)量**克服了沉降法所帶來的弊端，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度及加快了樣品檢測(cè)速度。
選擇激光粒子計(jì)數(shù)器的方法之（一）
粒度分析方法通常采用篩分或沉降法。常用的沉降法存在著檢測(cè)速度慢(粒子計(jì)數(shù)器)、重復(fù)性差、對(duì)非球型粒子誤差大、不適用于混合物料(粒子計(jì)數(shù)器)、動(dòng)態(tài)范圍窄等缺點(diǎn)。隨著激光衍射法的發(fā)明，粒度測(cè)量**克服了沉降法所帶來的弊端，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度及加快了樣品檢測(cè)速度。
激光衍射法測(cè)量粒度大小基于以下事實(shí)：即小粒子對(duì)激光的散射角大，大粒子對(duì)激光的散射角小。通過散射角的大小測(cè)量即*換算出粒子大小。其依據(jù)的光學(xué)理論為米氏理論和弗朗霍夫理論。其中弗朗霍夫理論為大顆粒米氏理論的近似，即忽略了米氏理論的虛數(shù)子集，并且假*顆粒不透明；并忽略光散射系數(shù)和吸收系數(shù)，即設(shè)*所有分散劑和分散質(zhì)的光學(xué)參數(shù)均為1，因此數(shù)學(xué)處理上要簡(jiǎn)單得多，對(duì)有色物質(zhì)和小粒子誤差也大得多。同樣，近似的米氏理論對(duì)乳化液也不適用。
另外，根據(jù)瑞利散射*律，散射光的光強(qiáng)與顆粒直徑的六次方成正比，與散射光的光源波長(zhǎng)的四次方成反比。這意味著顆粒直徑減少10倍，散射光強(qiáng)減弱100萬倍!而光源波長(zhǎng)越短，散射光強(qiáng)度越高。
再者，由于小粒子散射角大，而主檢測(cè)器面積有限，一般只能接受到*多45度角的散射光(即大于0.5微米的粒子)。那么，如何檢測(cè)小粒子，如何克服小粒子光散射能量低，超出主檢測(cè)器范圍的問題，就成為評(píng)價(jià)激光粒度分析技術(shù)的關(guān)鍵（粒子計(jì)數(shù)器）。
所以，判斷激光粒度分析儀（粒子計(jì)數(shù)器）的優(yōu)劣，主要看其以下幾個(gè)方面：
1 粒度測(cè)量范圍 粒度范圍寬，適合的應(yīng)用廣。不僅要看其儀器所報(bào)出的范圍，而是看超出主檢測(cè)器面積的小粒子散射(〈0.5μm〉如何檢測(cè)。***途徑是全范圍直接檢測(cè)，這樣才能保證本底扣除的一致性。不同方法的混合測(cè)試，再用計(jì)算機(jī)擬合成一張圖譜，肯*帶來誤差。
2 激光光源 一般選用2mW激光器，功率太小則散射光能量低，造成靈敏度低；另外，氣體光源波長(zhǎng)短，穩(wěn)*性優(yōu)于固體光源。
3 檢測(cè)器 因?yàn)榧す庋苌涔猸h(huán)半徑越大，光強(qiáng)越弱，極易造成小粒子信/噪比降低而漏檢，所以對(duì)小粒子的分布檢測(cè)能體現(xiàn)儀器的好壞。檢測(cè)器的發(fā)展經(jīng)歷了圓形，半圓形和扇形幾個(gè)階段。
3.1 英國馬爾文公司*新一代的檢測(cè)器
采用**非均勻交叉排列三維扇形檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)際分辨率*高，無信號(hào)盲區(qū)，相當(dāng)于環(huán)形或十字星形排列的175個(gè)，半圓形排列的93個(gè)，使直接檢測(cè)角達(dá)到135度。
3.2 通道數(shù)
在激光粒度分析儀中不象計(jì)數(shù)器中存在通道的概念，它實(shí)際為檢測(cè)器受光面積數(shù)。它有一個(gè)理論與實(shí)際的**化值：偏少：接受的散射光不充分，準(zhǔn)確度差；偏多：靈敏度太高，導(dǎo)致重現(xiàn)性差。
為彌補(bǔ)采樣速度慢的缺陷，一些廠家才使用更多的通道，以損失重現(xiàn)性而達(dá)到靈敏度要求，所以，這樣的測(cè)量時(shí)間在20秒或1分鐘以上。
4 是否使用**的米氏理論：因?yàn)槊资瞎馍⒗碚摲浅?fù)雜，數(shù)據(jù)處理量大，所以有些廠家忽略顆粒本身折光和吸收等光學(xué)性質(zhì)，采用近似的米氏理論，造成適用范圍受限制，漏檢幾率增大等問題。
5 準(zhǔn)確性和重復(fù)性指標(biāo)越高越好。采用NIST標(biāo)準(zhǔn)粒子檢測(cè)。
6 穩(wěn)*性：儀器穩(wěn)*性包括光路的穩(wěn)*性和分散系統(tǒng)的穩(wěn)*性和周圍環(huán)境的影響。一般來講選用氣體激光器，使用光學(xué)平臺(tái)，有助于光路的穩(wěn)*。內(nèi)部發(fā)熱部件(如50瓦的鎢燈)將影響光路周圍環(huán)境。
穩(wěn)*性指標(biāo)在廠家儀器說明中沒有，用戶只能憑對(duì)于儀器結(jié)構(gòu)的判斷和參觀或詢問其他長(zhǎng)時(shí)間使用過的用戶來判斷。
粒度分析方法通常采用篩分或沉降法。常用的沉降法存在著檢測(cè)速度慢(粒子計(jì)數(shù)器)、重復(fù)性差、對(duì)非球型粒子誤差大、不適用于混合物料(粒子計(jì)數(shù)器)、動(dòng)態(tài)范圍窄等缺點(diǎn)。隨著激光衍射法的發(fā)明，粒度測(cè)量**克服了沉降法所帶來的弊端，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度及加快了樣品檢測(cè)速度。
激光衍射法測(cè)量粒度大小基于以下事實(shí)：即小粒子對(duì)激光的散射角大，大粒子對(duì)激光的散射角小。通過散射角的大小測(cè)量即*換算出粒子大小。其依據(jù)的光學(xué)理論為米氏理論和弗朗霍夫理論。其中弗朗霍夫理論為大顆粒米氏理論的近似，即忽略了米氏理論的虛數(shù)子集，并且假*顆粒不透明；并忽略光散射系數(shù)和吸收系數(shù)，即設(shè)*所有分散劑和分散質(zhì)的光學(xué)參數(shù)均為1，因此數(shù)學(xué)處理上要簡(jiǎn)單得多，對(duì)有色物質(zhì)和小粒子誤差也大得多。同樣，近似的米氏理論對(duì)乳化液也不適用。
另外，根據(jù)瑞利散射*律，散射光的光強(qiáng)與顆粒直徑的六次方成正比，與散射光的光源波長(zhǎng)的四次方成反比。這意味著顆粒直徑減少10倍，散射光強(qiáng)減弱100萬倍!而光源波長(zhǎng)越短，散射光強(qiáng)度越高。
再者，由于小粒子散射角大，而主檢測(cè)器面積有限，一般只能接受到*多45度角的散射光(即大于0.5微米的粒子)。那么，如何檢測(cè)小粒子，如何克服小粒子光散射能量低，超出主檢測(cè)器范圍的問題，就成為評(píng)價(jià)激光粒度分析技術(shù)的關(guān)鍵（粒子計(jì)數(shù)器）。
所以，判斷激光粒度分析儀（粒子計(jì)數(shù)器）的優(yōu)劣，主要看其以下幾個(gè)方面：
1 粒度測(cè)量范圍 粒度范圍寬，適合的應(yīng)用廣。不僅要看其儀器所報(bào)出的范圍，而是看超出主檢測(cè)器面積的小粒子散射(〈0.5μm〉如何檢測(cè)。***途徑是全范圍直接檢測(cè)，這樣才能保證本底扣除的一致性。不同方法的混合測(cè)試，再用計(jì)算機(jī)擬合成一張圖譜，肯*帶來誤差。
2 激光光源 一般選用2mW激光器，功率太小則散射光能量低，造成靈敏度低；另外，氣體光源波長(zhǎng)短，穩(wěn)*性優(yōu)于固體光源。
3 檢測(cè)器 因?yàn)榧す庋苌涔猸h(huán)半徑越大，光強(qiáng)越弱，極易造成小粒子信/噪比降低而漏檢，所以對(duì)小粒子的分布檢測(cè)能體現(xiàn)儀器的好壞。檢測(cè)器的發(fā)展經(jīng)歷了圓形，半圓形和扇形幾個(gè)階段。
3.1 英國馬爾文公司*新一代的檢測(cè)器
采用**非均勻交叉排列三維扇形檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)際分辨率*高，無信號(hào)盲區(qū)，相當(dāng)于環(huán)形或十字星形排列的175個(gè)，半圓形排列的93個(gè)，使直接檢測(cè)角達(dá)到135度。
3.2 通道數(shù)
在激光粒度分析儀中不象計(jì)數(shù)器中存在通道的概念，它實(shí)際為檢測(cè)器受光面積數(shù)。它有一個(gè)理論與實(shí)際的**化值：偏少：接受的散射光不充分，準(zhǔn)確度差；偏多：靈敏度太高，導(dǎo)致重現(xiàn)性差。
為彌補(bǔ)采樣速度慢的缺陷，一些廠家才使用更多的通道，以損失重現(xiàn)性而達(dá)到靈敏度要求，所以，這樣的測(cè)量時(shí)間在20秒或1分鐘以上。
4 是否使用**的米氏理論：因?yàn)槊资瞎馍⒗碚摲浅?fù)雜，數(shù)據(jù)處理量大，所以有些廠家忽略顆粒本身折光和吸收等光學(xué)性質(zhì)，采用近似的米氏理論，造成適用范圍受限制，漏檢幾率增大等問題。
5 準(zhǔn)確性和重復(fù)性指標(biāo)越高越好。采用NIST標(biāo)準(zhǔn)粒子檢測(cè)。
6 穩(wěn)*性：儀器穩(wěn)*性包括光路的穩(wěn)*性和分散系統(tǒng)的穩(wěn)*性和周圍環(huán)境的影響。一般來講選用氣體激光器，使用光學(xué)平臺(tái)，有助于光路的穩(wěn)*。內(nèi)部發(fā)熱部件(如50瓦的鎢燈)將影響光路周圍環(huán)境。
穩(wěn)*性指標(biāo)在廠家儀器說明中沒有，用戶只能憑對(duì)于儀器結(jié)構(gòu)的判斷和參觀或詢問其他長(zhǎng)時(shí)間使用過的用戶來判斷。
