在粉體加工與應用的科學(xué)研究及工業(yè)生產(chǎn)中，有效地測量和控制粉體的顆粒粒度及其分布，對提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低能源能耗、控制環(huán)境污染等方面具有重要意義。而顆粒的種類(lèi)繁多，形狀各異，無(wú)法用簡(jiǎn)單的三維尺寸描述顆粒的大小及形狀，因此每個(gè)行業(yè)都有自己的測量方法，來(lái)滿(mǎn)足本行業(yè)的特殊要求。
粒度測量主要方法
其中，激光粒度儀以激光作為探測光源，具有測量范圍寬、測量速度快、非接觸在線(xiàn)測量、重復性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在粉體、醫藥、電池等領(lǐng)域得到廣泛的應用。
01.激光粒度儀的測量原理
激光粒度儀的測量原理是光散射原理，它利用光被散射后，散射光的振幅、位相、偏振態(tài)等與散射顆粒的大小、折射率等有關(guān)的特性，來(lái)測量粉體樣品的粒度分布。
光散射法測量粒度分布原理示意圖
光散射法具有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1)由于光的透射性，可以實(shí)現非接觸測量，因而對被測樣品的干擾也就很小，從而減小了測量的系統誤差。
(2)測量范圍寬廣，可以測量微米至亞微米級的顆粒。
(3)適用性廣。除了測量固體顆粒(粉末)外，還可以測量液體顆粒(液滴)、氣體顆粒(氣泡)。
(4)測量速度快。由于光電轉換元件的響應時(shí)間很短(約8∼10sec)，加上現在計算機技術(shù)的應用，可以實(shí)現快速測量，實(shí)時(shí)性好。
(5)測量、精度高、重復性好。對單分散性高分子聚合物標準粒子的測量誤差和重現性可以限制在1∼2%之內。
(6)儀器的自動(dòng)化和智能化程度高，操作簡(jiǎn)單，使用方便，易于實(shí)現測量過(guò)程的自動(dòng)化。
(7)在線(xiàn)測量。由于光的透射性，光散射特別適于在線(xiàn)測量，無(wú)須取樣，避免了由此可能產(chǎn)生的各種偏差，也不會(huì )對被測對象或測量環(huán)境造成干擾，測量結果更符合真實(shí)情況。
02.激光粒度儀的基本構成
激光粒度儀因具體用途不同，儀器的構造差異很大，但總體結構基本相同，主要由激光光源、擴束準直系統、樣品池、傅里葉透鏡、環(huán)形光電探測器、數據采集系統、計算機系統組成。
激光粒度儀的兩個(gè)核心部分是光路系統和數據處理系統。光路系統主要影響測量范圍，數據處理系統主要影響的是結果的性。數據處理系統包括信號的濾波、提取和反演算法。其中，光學(xué)系統主要包含激光器、空間濾波—準制擴束系統、傅立葉變換透鏡、樣品循環(huán)系統和多元光電探測陣列等部分。
激光粒度儀光路系統的基本結構
03.如何選用激光粒度分析儀
激光粒度儀是范圍內*的，快捷的顆粒測試儀器，目前國內外有不少研制激光粒度儀的廠(chǎng)家，產(chǎn)品種類(lèi)比較繁多。對此，如何判斷和選擇激光粒度分析儀呢？
3.1了解激光粒度儀的關(guān)鍵技術(shù)
(1)粒度測量范圍。每個(gè)粒度儀都有自己的測量范圍和適用范圍，并不是測量范圍越寬越好。
(2)激光光源及檢測器。激光光源為氣體光源或固體光源，氣體光源穩定性好于固體光源，但一般波長(cháng)較短。光源功率越大，則散射光的能量越大，儀器的靈敏度越高。激光衍射的光環(huán)半徑隨粒子的減小而增大，但隨著(zhù)光環(huán)半徑的增加，光強減弱，衍射光強的信噪比降低，容易發(fā)生小粒子的漏檢。檢測儀的一項關(guān)鍵指標就是對小粒子分布的檢測能力。
(3)檢測理論及數據處理方法。有的粒度檢測儀運用Mie光散射原理，數據運算量大，算法相對復雜，但運算效果好；有些粒度儀采用近似的Mie光散射理論，數據處理量小，但處理效果欠佳，適用范圍相對較窄，存在對粒子漏檢的缺點(diǎn)。
(4)性、重復性、穩定性。這幾項都是選擇儀器時(shí)的主要指標，特別是儀器的穩定性，通常選用合理的激光器、優(yōu)化設計光路、配備精密高效的分散器來(lái)提高系統的穩定性。
(5)掃描速度。掃描速度不僅影響到檢測速度，提高掃描速度還能夠提高檢測數據的重復性和性指標。
(6)自動(dòng)化、模塊化、智能化。設計人性化、實(shí)現自動(dòng)對中、自動(dòng)校正、操作智能化、使用方便、免維護等都是用戶(hù)對儀器的要求。
(7)分散器。只有經(jīng)過(guò)充分的分散，才能真實(shí)的測量結果。具有分散功能的粒度分析儀選用的濕法分散器通常為連續可調的超聲分散器和攪拌分散器;選用的干法分散器通常為密閉式測量分散器或噴射式分散器。
(8)是否符合標準。ISO13320標準是對激光粒度分析儀的基本要求。但并不是所有都按照該標準執行。在測量亞微米粒子分布過(guò)程中，采用非激光衍射方法是不符合ISO13320標準的。
3.2了解自己的需求
若要選擇適合自己的激光粒度儀，僅了解激光粒度儀的關(guān)鍵技術(shù)還不夠，還要了解自己的需求。建議根據能夠支配的款項有多少，確定選擇對象是進(jìn)口設備還是國產(chǎn)設備；根據被測樣品的性質(zhì)如何，確定購買(mǎi)干法還是濕法粒度儀；根據測試樣品的大致分布范圍，選擇適合自己樣品的測試范圍的儀器型號；根據用途，選擇粒度儀種類(lèi)。
3.3選擇有技術(shù)實(shí)力的廠(chǎng)家，并實(shí)地考察
激光粒度儀這類(lèi)儀器是科技含量比較高的儀器產(chǎn)品，對廠(chǎng)家的技術(shù)實(shí)力要求很高，選擇產(chǎn)品之前應該先選擇廠(chǎng)家，一般選擇有技術(shù)基礎，有研發(fā)能力，且性強的廠(chǎng)家比較可靠。
