激光粒度仪测定原理

  爱问共享资料激光粒度仪测定原理文档免费下载，数万用户每天上传大量最新资料，数量累计超一个亿 ，粒度分析基础原理作者AlanRawle马尔文仪器有限公司EnigmaBusinessParkGrovewoodRoadMalvernWorcestershireWR141XZUK英国什么是颗粒这一问题的提出似乎十分愚蠢但是要想对各种粒度分析方法所得出的结果做多元化的分析这又是一个十分基本的问题颗粒的分散过程和材料的形状使粒度分析比乍看起来要复杂得多最大直径特性V体积W重量S表面积A投影面积R沉降速度高圆度高圆度中圆度中圆度低圆度低圆度最小直径图1图1有关粒度的难题有关粒度的难题假设给你一只火柴盒和一把尺子要求你告诉我它的大小你可能回...

  粒度分析基础原理作者AlanRawle马尔文仪器有限公司EnigmaBusinessParkGrovewoodRoadMalvernWorcestershireWR141XZUK英国什么是颗粒这一问题的提出似乎十分愚蠢但是要想对各种粒度分析方法所得出的结果做多元化的分析这又是一个十分基本的问题颗粒的分散过程和材料的形状使粒度分析比乍看起来要复杂得多最大直径特性V体积W重量S表面积A投影面积R沉降速度高圆度高圆度中圆度中圆度低圆度低圆度最小直径图1图1有关粒度的难题有关粒度的难题假设给你一只火柴盒和一把尺子要求你告诉我它的大小你可能回答火柴盒的大小是20×10×5mm但是你若回答火柴盒的大小是20mm这是不正确的因为这仅仅是其大小的一个维度你不可能用一个单独的数字来描述一只三维的火柴盒的大小显然对于复杂的形状比如一颗砂粒或漆罐中的一粒颜料而言情况变得更困难如果我是质量保证经理我只想数字来描述颗粒的大小上一小是是粒度分我们如来描述一假设给你一只火柴盒和一把尺子要求你告诉我它的大小你可能回答火柴盒的大小是20×10×5mm但是你若回答火柴盒的大小是20mm这是不正确的因为这仅仅是其大小的一个维度你不可能用一个单独的数字来描述一只三维的火柴盒的大小显然对于复杂的形状比如一颗砂粒或漆罐中的一粒颜料而言情况变得更困难如果我是质量保证经理我只想数字来描述颗粒的大小上一小是是粒度分我们如来描述一图1显示大小是多图1显示大小是多等效球等效球只有一字来描述我们说50μm这只有一字来描述我们说50μm这确然而即使是对于立方体确然而即使是对于立方体我们也不能以同样的方式做我们也不能以同样的方式做到因为50μm可能是指一条边或者指一条对角线对于火柴盒而言它拥有许多可以用一个数字描述的特性例如重量是一个单一的数字体积和表面积亦然因此如果我们有一种办法能够测量火柴盒的重量那么我们大家可以把这个重量转化为球体的重量到因为50μm可能是指一条边或者指一条对角线对于火柴盒而言它拥有许多可以用一个数字描述的特性例如重量是一个单一的数字体积和表面积亦然因此如果我们有一种办法能够测量火柴盒的重量那么我们大家可以把这个重量转化为球体的重量重量43πr3ρ重量43πr3ρ而计算出与火柴盒重量相等球体的独特直径2r这就是等效球体理论我们测量颗粒的一些特性并假设这指的是一个球体由此得出一个唯一的数字这个球体的直径来描述颗粒这样做才能够保证我们不必以三个或更多数字来描述三维颗粒虽然那样更加精确但对于具体操作而言并不方便而计算出与火柴盒重量相等球体的独特直径2r这就是等效球体理论我们测量颗粒的一些特性并假设这指的是一个球体由此得出一个唯一的数字这个球体的直径来描述颗粒这样能够保证我们不必以三个或更多数字来描述三维颗粒虽然那样更加精确但对于具体操作而言并不方便我们大家可以看出取决于物体的我们能够准确的看出取决于物体的100×20µm圆柱体的等效球体直径100×20µm圆柱体的等效球体直径假设有一个直径D120µm即r10µm高度为100µm的圆柱体另有一个直径为D2的与圆柱体有等效体积的球体我们大家可以用以下方式计算这个直径D2假设有一个直径D120µm即r10µm高度为100µm的圆柱体另有一个直径为D2的与圆柱体有等效体积的球体我们可以用以下方式计算这个直径D2圆柱体的体积圆柱体的体积πr2h10000πµm3πr2h10000πµm3球体的体积球体的体积334Xπ棱角明显有棱角接近棱角接近光滑光滑其中X是等效体积半径33V6204V3X∴πµ00X33ππµm139D2m∴对于高100µm直径20µm的圆柱体体积等效球体直径约为40µm下表指出了各种比率圆柱体的等效球直径最后一行对应于典型的盘形大粘土颗粒它看起来直径为20µm但由于厚度只有2µm我们通常不考虑厚度在测量颗粒体积的仪器上我们可能得到的答案是半径约用一个用一个-比如我必须知道从大就析的一个基本问题-何能够只用一个数字个三维物体呢-比如我必须知道从大就析的一个基本问题-何能够只用一个数字个三维物体呢了少了少体体种形一样种形一样形状这将产生一些有趣的结果我们可通过圆柱体等效球体的例子来说明这种情况图2然而如果圆柱体改变了形状或大小则体积重量会发生变化有了等效球体模型形状这将产生一些有趣的结果我们可通过圆柱体等效球体的例子来说明这种情况图2然而如果圆柱体改变了形状或大小则体积重量会发生变化有了等效球体模型为5µm因此不同的方法可能给出有争议的答案对于一个25µm的筛子而言所有这些圆柱体看起来是相同大小的可以说所有材料都小于25µm然而对于激光

  光衍射而言这些圆柱体看起来是不同的一些砂粒它们的一些砂粒它们的状可以用一个数那就是球体如果个球体的直径是的描述是完全正状可以用一个数那就是球体如果个球体的直径是的描述是完全正我们至少可以说它变得更大了或更小了我们至少可以说它变得更大了或更小了图2图21次生产起颗粒的平均增加了或是减少了这次生产起颗粒的平均增加了或是减少了这不同的方法显然如果我们在显微镜下观察颗粒我们看到的是它的某个二维投影由此可以测量到许多不同的直径来表示颗粒的特性如果我们取颗粒的最大长度并以此作为我们的尺寸那么我们实际上是说我们的颗粒是这个最大尺寸的一个球体同样如果我们使用最小直径或者某个其它量比如Feret直径那么我们对于这个颗粒的尺寸就会得到另外一个答案因此我们必须明白每一种表征方法测量颗粒的不同特性最大长度最小长度体积表面积等与测量其它尺寸的另一种方法相比会给出不同的答案图3显示了对一颗砂粒的一些可能的不同答案每种方法都不是错误的-它们都是正确的-只不过是测量了颗粒的不同特性就象有人用一把厘米尺测量火柴盒而我用一把英寸尺来测量一样而且你测量长度我测量宽度所以要严肃地比较粉末的测量结果只能使用相同的方法这也意味着对于比如砂粒这样的颗粒不可能有粒度标准为了在不同方法间进行比较标准必须是球形的但是对于一种特定的测量方法我们可以有一种粒度标准从而允许在使用那种方法的仪器之间进行比较D[43]等假设有三个直径分别为123单位的球体这三个球体的平均尺寸是多少我们的第一反应是200我们是如何得到这个答案的我们把所有尺寸相加∑d123然后除以颗粒数量n3这是一个数量平均值更精确地说是数量长度平均值因为方程中出现了颗粒的数量平均直径nd∑0023321用数学术语表达这称为D[10]因为方程顶部的直径项是一次幂d1而方程底部没有直径项d0但是假如我是一名催化剂工程师我想基于表面积比较这些球体因为表面积越大催化剂的活性越强球体的表面积是4πr2因此基于表面积进行比较必须把直径平方除以颗粒的数量然后取平方根ndΣ圆柱体的大小高度直径纵横比等效球直径106这又是一个数量平均值数量-表面平均值因为在方程的底部出现了颗粒的数量我们得到了直径平方和因此用数学术语表达这称为D[20]-直径项的平方在顶部底部没有直径项假如我是一名化学工程师我想基于重量比较这些球体球体的重量为ρπ334r我们必须将直径乘三次方除以颗粒的数量取立方根得到平均直径21ndΣ这又是一个数量平均值数量-体积或数量-重量平均值因为方程中出现了颗粒的数量用数学术语表达这被认为是D[30]简单平均值D[10]D[20]D[30]的主要问题是公式中含有颗粒的数量这样就必须清点大量颗粒在污染控制和清洁应用中通常情况下只有当数量非常小ppm或ppb时才进行颗粒清点简单的计算表明在1克大小均为1µm的二氧化硅密度25中有大约760×109个颗粒因此必须引入力矩平均值概念尽管这通常会引起混淆两个最重要的力矩平均值为相同最小长度的球体相同重量的球体zD[32]-表面积力矩平均值-Sauter平均直径相同最大长度的球体zD[43]-体积或质量力矩平均值-DeBrouckere平均直径相同体积的球体有相同沉降速度的球体相同表面积的球体这些平均值类似于惯性力矩并在直径中引入另一个线如下这些公式指出了表面积或体积质量分布围绕哪个频率中心点旋转实际上它们是各个分布的重心这种计算方法的优点是很明显的-公式不包含颗粒的数量因此计算平均值和分布不需要知道有关颗粒的数量这就是为什么激光光衍射的原始数据是基于体积分布的D[43]不同的方法给出不同的平均值如果我们使用电子显微镜测量颗粒我们可能会用计数线测量直径把它们相加然后除以颗粒的数量得到平均结果我们能够准确的看出我们用这种方法得到的数量长度平均值D[10]如果我们使用某种形式的图像分析则可以测量每个颗粒的面积然后除以颗粒的数量而产生D[20]如果我们用电阻法我们大家可以测量每个颗粒的体积然后除以颗粒的数量而产生D[30]激光衍射可以产生D[43]或等价的体积平均值如果密度是恒定的这也等于重量等效平均值因此每种方法测量颗粒的不同特性并会产生一个不同的平均直径无怪乎人们会被各种结果而混淆因为我们大家可以得到无穷的正确答案假设有三个直径分别为123单位的球体以上例子源于《新科学家》1

  991年10月13日上的一篇文章在太空中有大量人造物体沿地球轨道飞行科学家们定期跟踪它们而且科学家们还根据它们的大小对它们进行分组如果我们查看以上的第三列我们会正确地得出结论占所有颗粒993的颗粒小得不可思议这是在数量的基础上评估数据但是如果我们查看第四列我们会正确地得出结论实际上所有物体都介于10-1000厘米之间这是所有物体质量之所在注意数量和质量分布是极为不同的视使用何种分布而定我们会得出不同的结论没有哪一种分布是不正确的只不过是以不同的方式查看数据而已例如如果我们在制造一件太空服我们可以说避免7000个大物体很容易而这考虑了所有情况的9996但是对于太空服而言更重要的是防护占数量993的小颗粒[][][][][][][]013DXDXDXDXDXDXDXvmsvvllsnvnsnl如果我们计算以上分布的平均值我们发现数量平均值约为16厘米而质量平均值约为500厘米-又一次极为不同[][]32132134ddDddD∑∑∑∑数量长度和体积质量平均值之间的互换如果我们正在电子显微镜下测量颗粒从前一节不同方法给出不同的平均值我们知道我们在计算D[10]或者数量-长度平均大小如果我们实际上需要的是质量或体积平均大小则我们必须把数量平均值转换为质量平均值在数学上这是非常切实可行的但是让我们来检查一下这种转换的结果wmX假设电子显微镜测量方法在平均大小上的误差为±3当我们把数量平均大小转换为质量平均大小时由于质量平均值是直径的立方函数则在最终结果上我们的误差会乘立方或者以±27变化数量和体积分布大小cm物体数量数量质量10--301-合计但是如果我们象用激光光衍射那样计算质量或体积分布情况就不一样了对于在液体悬浮中再循环条件下测量的稳定样品我们能够产生体积平均值再现性±05如果此时我们把该体积平均值转换为数量平均值误差或数量平均值是05的立方根或小于10实际上这意味着如果我们使用电子显微镜而我们实际上想得到的是体积或质量分布则忽视或丢失一个10µm颗粒的结果与忽视或丢失1000个1µm颗粒的结果相同因此我们必须明白互换的巨大危险马尔文仪器公司颗粒分析仪的软件会计算推导出其它直径但是我们必须非常小心如何解释这些导出的直径不同的平均值可以通过以下方3程相互转换Hatch-Choate变换参考文献7实测的和导出的直径我们已经看到马尔文仪器激光光衍射方法由分析光能数据产生了一个体积分布注意对于弗朗霍夫分析所得到的是投影面积分布该体积分布可以如上所示转换为任何数量或长度直径分布但是在任何分析方法中我们必须清楚这种转换的结果参见上一节数量长度和体积质量平均值之间的互换以及设备实际上测量的是哪个平均直径哪个直径实际上是计算出来的或是从最初测量的直径推导出来的其它方法会由一些测量得到的直径推导出其它直径例如显微镜会测量D[10]并且会可能由此推导出其它直径比起推导出的直径我们可以更信任实测的直径实际上在有些情况下依赖于推导出的特性是非常危险的例如马尔文分析表给出一个比表面积单位为m2cc或m2gm我们切不可对这个值过于认真如果我们实际想要得到的是材料的比表面积我们真正该用的是表面积测量专用方法例如BET或水银孔率法我们该用哪个值记住各种不同的方法测量颗粒的不同特性或尺寸而且我们可以以大量不同的公式使用数据而获得不同的平均值结果D[43]D[32]等那么我们应该使用哪个值呢让我们举一个简单的例子两个球体直径分别为1和10个单位并假设我们在加工黄金如果我们计算简单的数量平均直径这会给出由此我们假定系统中颗粒的平均尺寸是550单位但是我们必须记住如果我们在加工黄金我们感兴趣的是材料的重量例如在工艺物料流中我们对其中含有350万颗粒不感兴趣我们更感兴趣的是里面有1公斤或2公斤黄金记住质量平均值是直径的立方函数我们可以看出直径为1单位的球体质量为1单位直径为10单位的球体质量为1031000单位也就是说较大的球体组成系统总质量的10001001份如果我们在制造黄金我们可以扔掉1个单位的球体因为我们的损失小于系统总质量的01因此数量平均值不能准确地反映系统的质量所在这就是D[43]更有用之处在我们的两球例子中质量或体积力矩平均值按以下计算[]991910110

  1343344Dσσσσσσσσσ45132501ln2lnXlnDlnlnXlnDlnlnXlnDlnlnXlnDlnlnXlnDlnlnXlnDlnlnXlnDlnlnXlnDlnXvlnDlnlnXlnDvvvvvvvvv−−−−−−−−这个数值更能显示出系统的质量所在对化学过程工程师更有价值但是假设我们在净化室中制作硅片或砷化镓此时如果有一个颗粒掉在硅片上往往会造成缺陷在这样的一种情况下颗粒的数量或浓度非常重要因为1个颗粒1个缺陷我们想使用一种方法直接测量颗粒的数量或给出颗粒的浓度实质上这就是颗粒计数和颗粒分级之间的差异清点时我们会记录每个颗粒并进行清点-大小并不那么重要我们可能只需要有限数量的粒度等级比如8在粒度测量时比起颗粒的大小或大小分布而言颗粒的绝对数量关系不大而我们可能需要更多的粒度等级[]505210101D对于哮喘患者使用的计量吸入药品而言药物的浓度及其颗粒大小分布都很重要平均值中间值和最频值-基本的统计值定义这三个术语是很重要的因为它们在统计和粒度分析中常常被误用平均值这是分布数据的某个算术平均值可以计算出许多不同的颗粒平均值参见D[43]等节中间值这是把整个分布恰好平分成两半的颗粒大小数值即有50分布在这个值之上有50在它之下最频值这是频率分布最常出现的数值即频率曲线正态或高斯分布平均值中间值最频值直径图4假设我们的分布是正态或高斯分布平均值中间值和最频值会恰好在相同的位置参见图4但是假设我们的分布是双峰的如图5所示双峰分布平均值中间值最频值z测量小于400目38µm的干燥粉末非常困难湿筛分据说可以解决这个问题但这种方法的结果再现性非常差而且难以实施直径图5平均直径几乎恰好在所示的两个分布之间注意实际上并没有这个平均值大小的颗粒中值粒径在两个分布中较高一个的1内因为这是把分布恰好分为两半的点最频值在较高曲线的顶部因为这是最常出现的直径数值这个例子表明平均值中间值和最频值没有理由是等同的或者甚至是相似的它取决于分布的对称性注意在马尔文仪器分析表中zD[43]-是体积或质量力矩平均值-或又称为DeBrouckere平均值zD[v05]-是体积v中间值直径有时也表示为D50或D05zD[32]-是表面积力矩平均值或又称为Sauter平均直径值SMD测量方法从以前的章节我们可以看出由于测量颗粒的不同尺寸各种测量方法产生不同的答案我们现在讨论所使用的主要不同方法的有关优点和缺点筛分这是一种极为古老的方法它的优点在于廉价所以适合用于采矿业中较大的颗粒TerenceAllen参考文献2论述了筛分法的再现性问题但对许多用户而言主要的缺点是z不可能测量喷雾或乳剂z难以测量粘性和成团的材料例如粘土z有些材料比如03µm的TiO2根本不可能测量这种方法本质上不是高分辨率的z测量时间越长答案越小因为颗粒会由于定向而通过筛子落下这意味着测量的时间和操作的方法必须严格标准化例如轻叩z不能产生真实的重量分布这种方法更接近于测量颗粒的第二最小尺寸对于杆状材料例如制药业中的扑热息痛会给出一些奇怪的结果z公差建议读者去查看ASTM美国试验材料协会或BS英国标准筛分粒度表从中可以查到关于平均和最大变化的允许公差沉降在油漆和陶瓷行业这是一个传统的测量方法无论制造商声称如何其适用的范围为2-50µm参考文献1和2它的测量原理基于斯托克斯定律方程终端速度ηρρ182gDUfss−沉降法的仪器可以象安德逊移液管那样简单或者更复杂的涉及使用离心分离机或X射线的仪器检查这个方程会发现一个或两个可能的缺陷由于材料的密度是关键因此这种方法不能用于材料不沉淀的乳剂或者密度很高快速沉淀的材料最终结果是与重量直径D[43]不同的斯托克斯直径DST分母中的粘度项表明我们需要非常精确地控制温度-温度变化1℃会使粘度变化2可以很容易的用这个公式来计算沉降时间一颗1微米的SiO2密度25颗粒在20℃的水中在重力作用下需用35小时才沉降1厘米因此测量极其缓慢重复测量冗长乏味因此要增加g并尝试纠正这样的一种情况增加g的缺点在参考文献3中已有论述对沉降方法更详尽的评论可以在参考文献2中找到斯托克斯定律只对就其体积或表面积而言具有最紧凑形状的球体有效因为不规则形状的正常物体比球体有更大的表面积而比起它们的等效球直径阻力增大所以它们会落得更慢对于象高岭土的盘形物体这种效果更明显预期会与事实产生较大偏差此外对于小物体有两种竞争的过程-重力沉降和布朗运动斯托克斯定律只适用于重力沉降下列表格显示了两种5布朗运动位移

  和重力沉降位移的比较10秒内的位移µm70℉在空气中1个大气压70℉在水中颗粒直径µm布朗运动重力沉降布朗运动重力沉降500236554摘自参考文献2竞争过程的比较能够准确的看出如果对小于2µm的颗粒使用沉降会产生非常大的误差大约20对于05µm颗粒误差会超过100沉降方法给出的答案小于事实这就是为什么有些制造商会欺骗自己总起来说对于颜料用户而言这种方法的主要缺点如下z测量速度平均测量时间是25分钟至1小时很难重复分析并增加了再附聚的可能性z精确的温度控制必须这样做以防止温度梯度和粘度变化z不能处理不同密度的混合物-许多颜料是色素和增补剂填充料的混合物z使用X射线有些系统使用X射线在理论上应对人员进行监测z范围有限对于小于2µm的颗粒由于布朗运动占有优势测量是不会精确的大于50µm沉降是湍流的而不能用斯托克斯定律图6给出了沉降和激光光衍射结果之间预期的差异高岭土沉降激光粒度图6电阻法库尔特颗粒计数器这种方法于二十世纪五十年代中期为血细胞计数而开发血细胞样品是在稀释的电解液中的单分散悬浮液它的操作原理非常简单浸在电解质中的玻璃容器中有一个孔或口稀释的悬浮液流过这个孔的同时在孔的二侧施加电压当颗粒流过孔时电阻改变这由电压脉冲或尖峰指示在较早的仪器中所测量的峰高与标准乳胶的峰高来相比因此这种方法不是绝对的而是比较性的颗粒通过小孔的定位问题可以通过测量峰下面积而不是峰高来解决对于血细胞这种方法是非常卓越的该方法既能给出计数又能给出体积分布对于真实的工业材料比如颜料则有许多基本缺点z难以测量乳剂喷雾是不可能的干燥粉末必须悬浮在介质中因此不能直接测量z必须在电解液中测量对有机材料这是很难的因为不可能在二甲苯丁醇和其它导电不良的溶液中测量z这种方法需要校准标准昂贵并且在蒸馏水和电解液中可能改变大小参考文献2对于粒度分布较广泛的材料而言这种方法比较慢因为必须改变孔径而且有堵塞较小孔的危险z这种方法的低限由可以获得的最小孔径决定在大约2µm以下测量不易当然它不可能测量02µm的TiO2z多孔颗粒会给出显著误差因为测量的不是颗粒的外围大小z密实的材料或大材料难以强行通过小孔因为颗粒在这个之前已沉降了因此总而言之这种方法用于血细胞是极好的但对于许多工业材料而言是很难把握的显微镜方法这是一个很好的方法因为它允许直接查看所被讨论的颗粒因此可以看到颗粒的形状也可以用来判断是否达到6了良好的分散或者样品中是否存在凝聚这种方法相对廉价并有些显微镜系统可用图像分析来获得数量分布由于1克10µm颗粒密度25中含有760×106个颗粒显微镜远不能分别检查所有的颗粒显微镜方法只能用于作为质量或生产控制的简单判断方法这种方法只检查相对较少的颗粒有可能采样不具有代表性此外如果以此测量重量分布误差会被放大-丢失或忽略一个10µm颗粒与忽略1000个1µm颗粒的结果是一样的电子显微镜需要精心的样品制备而且速度慢使用手动显微镜检查的颗粒很少对于一个熟练的操作员来说一天可能检查2000个而且操作员会很快疲劳这里也有我们测量哪个尺寸的问题因此对于同一个样品会有很大的因操作员不同而产生的可变性与衍射法结合显微镜可成为表征颗粒特性非常有价值的手段激光光衍射这种方法应该更准确地称为小角激光光散射LALLS在许多行业中这种方法已成为特性和质量控制的首选标准按照ISO13320这个方法的适用范围为01-3000µm这个领域中使用的仪器是在过去20年左右时间里开发的这种方法依赖于最大光强衍射角与粒度成反比的事实仪器组成z激光是有固定波长的相干强光源He-Ne气体激光器λ063µm是最常用的因为它们提供最佳稳定性尤其是在温度方面以及优于较长波长激光二极管的信噪比可以预期当较小的激光二极管波长达到600nm以下并且变得更可靠时激光二极管会开始替代笨重的气体激光器z适当的检测器通常这是一块有许多离散检测器的光敏硅片可以证明有一个最佳检测器数量一味地增加数量并不意味着增加分辨率对于用在约1nm-1µm范围内的光子相关光谱学方法PCS而言散射光的强度是如此低以至于需要光电倍增管和信号相关器以便了解信息的意义z使样品通过激光束的一些方式实际上通过把气溶胶喷射通过光束而直接测量气溶胶喷雾是可能的这使传统上非常难的测量变得极其简单可以通过加压方式使干燥粉末吹过光束并吸入真空吸尘器中以防止灰尘喷射到环境中悬浮的颗粒可以通过在激光束前再循环样品进行测量较早的

  仪器和一些现有的仪器只依赖于弗朗霍夫近似它假设z颗粒比所用光的波长大得多使用He-Ne激光器时ISO13320对此定义为大于40倍的波长即25µmz所有大小的颗粒都具有相等的散射效率z颗粒是不透明的与不透光的对于许多材料而言这些假设永远都是不正确的对于小材料它们会产生接近30的误差尤其是当材料和介质的相对折射率接近于1时当颗粒大小接近于光的波长时散射成为复变函数存在最大值和最小值最新的仪器例如马尔文仪器的Mastersizer2000使用完全米氏理论彻底解开了光与物质的相互作用方程这允许在很宽粒度范围内得到完全精确的结果典型的是002-2000µm米氏理论假设颗粒的体积而不是弗朗霍夫近似的投影面积假设对这种完全精确的惩罚是材料和介质的折射率包括折射率的吸收部分必须已知然而对于大多数用户而言这是不成为问题因为这些数值通常是已知的或者是可以测量的激光光衍射向最终用户提供以下优点z这种方法是按照基本科学原理设定的绝对方法因此不需要对照标准来校准仪器-实际上没有真正的方法可以校准激光衍射仪器可以以某些可追踪的标准样品的预期值来对仪器进行验证z很宽的动态范围最佳激光光衍射仪器允许用户在比如从01至2000微米范围内测量只要材料在悬浮状态下而不沉降较小的样品1nm-1µm可以用光子相关光谱学方法测量z灵活性例如为了获得7正确的液滴大小在喷漆室内可以测量喷嘴输出喷嘴设计者用这种方法来优化粘度△P孔径及其它部件的设计这种方法在农业和制药业中被广泛应用关于更多信息读者可以参阅参考文献45和6目前已有使用激光光衍射测量喷雾的ASTM美国试验材料协会标准z可以直接测量干粉尽管比起使用液体分散介质这会导致较差的分布但是与湿法分析一起使用对于评估干粉中聚集体的多少是颇有价值的z对在循环室中测量液态悬浮液和乳剂可得到很高的再现性而且可以使用分散剂例如对于TiO2可以使用01的卡尔康即六偏磷酸钠溶液和表面活性剂来保证所测到的是单颗粒的大小鉴于以上讨论的原因我们应尽可能在液体悬浮液水相的或有机相中测量z可以测量整个样品尽管样品少通常干燥粉末4-10g悬浮液1-2g并且必须获得有代表性的样品但可以使所有颗粒通过激光束并且获得全部样品的衍射z这种方法是非破坏性与非侵入性的因此可以回收有价值的样品z如果密度是恒定的可以直接产生等于重量分布的体积分布对于化学工程师而言这是首选的分布z这种方法可以在短于一分钟之内快速产生答案这在某种程度上预示着可以快速地将结果反馈到生产线上z具有高度再现的方法这意味着结果是可以依赖的工厂经理知道是其产品真正改变了而不是由于仪器的漂移而造成的不同结果z高分辨率在马尔文仪器的Mastersizer2000上可以计算出多达100个粒度等级参考文献1PaintandSurfaceCoatings–TheoryandPracticeEdRLambourneEllisHorwoodLtd1993ISBN0-13-030974-5PGk2ParticleSizeMeasurementTAllenChapmanHall4thEdition1992ISBN041235703GJJBeckersHJVeringaPowderTechnology601989p245-2484JRanucciPharmaceuticalTechnologyOctober1992pp108-1145GHindManufacturingChemistAugust1990pp28-306MWWeddILASS-Europe8thAnnualConferenceKoninklijkeShellLaboratoriumAmsterdam30September–2ndOctober19927THatchSPChoateJFranklinInst207pp英国马尔文仪器有限公司EnigmaBusinessParkGrovewoodRoadMalvernWorcsWR141XZUK电线电线电线

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