激光粒度分析儀是根據(jù)米氏散射原理測量粉顆粒大小的一種比較通用的物性測量設(shè)備。
其具有測量度高、范圍寬、速度快、操作便捷等優(yōu)勢,非常適合醫(yī)藥行業(yè)的藥粉和醫(yī)用霧化中的粒徑測量,因此在醫(yī)藥等粉體加工領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
激光粒度分析儀適用范圍廣、測量粒徑范圍廣,與傳統(tǒng)方法相比,測試過程不受溫度變化、介質(zhì)黏度;
試樣密度及表面狀態(tài)等諸多因素的影響,只要將待測樣品均勻地展現(xiàn)于激光束中,就能給出準(zhǔn)確可靠的測量結(jié)果。
目前,我國粒度分析儀市場上的產(chǎn)品種類豐富,功能齊全,滿足眾多科研院所和實驗研究的需求。
雖然粒度分析儀的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛,但用戶在操作設(shè)備的過程中,尤其需要注意幾個細(xì)節(jié)問題。
注意事項一:測量單元預(yù)熱。
由于力度分析儀采用精密電子元件制作,電路中的電子元件都有一個關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù);
元件通電工作時會隨著時間的延長而產(chǎn)生溫度變化,溫度的變化所產(chǎn)生的技術(shù)參數(shù)變化的誤差越小越好。
所以,粒度分析儀需要通電預(yù)熱。
技術(shù)人員表示,一般而言,用戶在粒度分析儀頭一次的開機(jī)過程中,關(guān)機(jī)超過半小時再重復(fù)開機(jī)時需要進(jìn)行預(yù)熱處理。
注意事項二:系統(tǒng)對中。
系統(tǒng)對中就是把粒度分析儀激光束的中心與環(huán)形光電探測器的中心調(diào)成一致。
注意事項三:系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置。
技術(shù)人員表示,在激光粒度分析儀的主菜單界面,操作人員應(yīng)用鼠標(biāo)左鍵單擊“設(shè)置”,屏幕上彈出“設(shè)置”子菜單;
在該欄上輸入:樣品名稱、測試人等項內(nèi)容,才能確保設(shè)備的正常運行和責(zé)任人。
注意事項四:樣品準(zhǔn)備。
據(jù)悉,樣品準(zhǔn)備是指從待測的粉體材料中有代表性地取出適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)作測量樣品,選取適當(dāng)?shù)膽腋∫汉头稚?
將樣品與懸浮液混合,并讓樣品顆粒在懸浮液中充分分散,而又不與懸浮液和分散劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程。
激光粒度分析技術(shù)就是一種既可以準(zhǔn)確測定顆粒物濃度又可以測定粒度分布(粒度組成)的現(xiàn)代技術(shù)。
該技術(shù)采用MIE氏散射原理,通過檢測顆粒物的散射譜分析粒度組成,他的突出優(yōu)點是不接觸測量,速度快,重復(fù)性好,可以動態(tài)測量。
在線激光粒度儀就是針對生產(chǎn)現(xiàn)場的實際需要,發(fā)展起來的一種實時粒度分析手段,它具有實時性,連續(xù)性,抗電磁、高溫、粉塵、震動、腐蝕性干擾能力,為控制系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的控制信號,真正實現(xiàn)生產(chǎn)自動化、監(jiān)測科學(xué)化。
激光粒度分析儀的使用過程中,對于使用者來說,如何選取儀器的遮光比對于提升儀器精準(zhǔn)度是很有影響的,所謂的遮光比就是在使用納米激光粒度儀測試樣品時,配置的樣品懸浮液的濃度,遮光比的正確選擇是激光粒度儀在粒度測試過程中的重要的步驟,遮光比是否合適或者說被測樣品的濃度是否合適嚴(yán)重關(guān)系到粒度測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和代表性。
激光粒度分析儀的測量原理要求在測試過程中,樣品的濃度以樣品中顆粒之間相互不發(fā)生二次散射為原則,理論上就是要求懸浮液或者空氣中顆粒之間的距離為顆粒直徑的3倍,但是這個要求非常難以掌握,因此在實際的粒度測試中,通過調(diào)整遮光比的數(shù)值來盡量保證顆粒之間不發(fā)生二次散射。
遮光比不宜過大(超過50%)或者過小(低于5%),遮光比過大時,顆粒的濃度過高,容易發(fā)生二次散射,測量結(jié)果誤差增大;遮光比過低,樣品中顆粒的濃度太低,顆粒數(shù)太少,測試結(jié)果的代表性很差,甚至可能導(dǎo)致測試結(jié)果是無效的,因此在測試過程中,對遮光比的選取要通過反復(fù)試驗,以得到正確的測量結(jié)果。
一般來說,對于比較粗的樣品,遮光比可以選擇的比較高,如20~30%,正常情況可以為10~25%;對于超細(xì)的樣品,可以適當(dāng)降低樣品的遮光比,但一般不要超過40%,這些都是實驗得到的經(jīng)驗數(shù)值,但最終還需通過反復(fù)實驗,找到對應(yīng)樣品測試時遮光比的較佳數(shù)值。
隨著激光和微電子技術(shù)應(yīng)用到粒度測量領(lǐng)域,粒度分析在大大減輕勞動強(qiáng)度的同時,加快了樣品的檢測速度,提高了檢測結(jié)果的質(zhì)量。激光粒度分析方法,因測量速度快、精度高及準(zhǔn)確度好等特點被人們普遍認(rèn)同。
激光粒度分析儀顧名思義是利用激光具有的單色性和極強(qiáng)的方向性等特性對顆粒進(jìn)行檢測的儀器,是全球范圍內(nèi)公認(rèn)的先進(jìn),比較快捷的顆粒測試儀器。
激光粒度分析方法是近年來發(fā)展較快的一種測試方法,其主要特點是:
1)測量的粒徑范圍廣,可進(jìn)行從納米到微米量級如此寬范圍的粒度分布。約為 :20nm ~ 2000μm , 某些情況下上限可達(dá) 3500μm;
2)適用范圍廣泛,不僅能測量固體顆粒 ,還能測量液體中的粒子;
3)重現(xiàn)性好,與傳統(tǒng)方法相比,激光粒度分析儀能給出準(zhǔn)確可靠的測量結(jié)果;
4)測量時間快,整個測量過程1-2分鐘即可,某些儀器已實現(xiàn)了實時檢測和實時顯示,可以讓用戶在整個測量過程中觀察并監(jiān)視樣品。
激光粒度分析的應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛,如 :
1)醫(yī)藥中的粒度控制著藥物的溶解速度和藥效;
2)催化劑的粒度影響著生成反應(yīng)效率 ;
3)制陶原料的粒度影響著燒結(jié)后的物理特性;
4)礦物的粒度影響著長途海運的安全;
5)食品的保質(zhì)期受粒度影響;
6)橡膠原料粒度影響著其壽命;
7)電池原料的粒度影響著電池的充放電效率和壽命 ;
8)涂料、染料中的粒度影響著產(chǎn)品染色時的發(fā)色、光澤 、退色;
9)塑料原料的粒度影響著塑料的透明度和加工以及使用性能。
激光粒度分析儀的測量原理
當(dāng)光線照射到顆粒上時會發(fā)生散射、衍射其衍射、散射光強(qiáng)度均與粒子的大小有關(guān)。觀測其光強(qiáng)度,可應(yīng)用 Fraunhofer 衍射理論和 Mie 散射理論求得粒子徑分布(激光衍射/散射法)。
使用Mie散射理論進(jìn)行計算光入射到球形粒子時可產(chǎn)生三類光:
第一類,在粒子表面、通過粒子內(nèi)部、經(jīng)粒子內(nèi)表面的反射光;第二類,通過粒子內(nèi)部而折射出的光;第三類,在表面的衍射光。
這些現(xiàn)象與粒子的大小無關(guān),全都可以作為光散射處理。一般地,光散射現(xiàn)象可以用經(jīng) Maxwell電磁方程式嚴(yán)密解出的 Mie 散射理論說明。