激光粒度分析技術(shù)就是一種既可以準(zhǔn)確測(cè)定顆粒物濃度又可以測(cè)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(guò)檢測(cè)顆粒物的散射譜分析粒度組成,他的突出優(yōu)點(diǎn)是不接觸測(cè)量,速度快,重復(fù)性好,可以動(dòng)態(tài)測(cè)量。
在線激光粒度儀就是針對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要,發(fā)展起來(lái)的一種實(shí)時(shí)粒度分析手段,它具有實(shí)時(shí)性,連續(xù)性,抗電磁、高溫、粉塵、震動(dòng)、腐蝕性干擾能力,為控制系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的控制信號(hào),真正實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化、監(jiān)測(cè)科學(xué)化。
激光粒度分析儀的使用過(guò)程中,對(duì)于使用者來(lái)說(shuō),如何選取儀器的遮光比對(duì)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(cè)試樣品時(shí),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(cè)試過(guò)程中的重要的步驟,遮光比是否合適或者說(shuō)被測(cè)樣品的濃度是否合適嚴(yán)重關(guān)系到粒度測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和代表性。
激光粒度分析儀的測(cè)量原理要求在測(cè)試過(guò)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(gè)要求非常難以掌握,因此在實(shí)際的粒度測(cè)試中,通過(guò)調(diào)整遮光比的數(shù)值來(lái)盡量保證顆粒之間不發(fā)生二次散射。
遮光比不宜過(guò)大(超過(guò)50%)或者過(guò)小(低于5%),遮光比過(guò)大時(shí),顆粒的濃度過(guò)高,容易發(fā)生二次散射,測(cè)量結(jié)果誤差增大;遮光比過(guò)低,樣品中顆粒的濃度太低,顆粒數(shù)太少,測(cè)試結(jié)果的代表性很差,甚至可能導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果是無(wú)效的,因此在測(cè)試過(guò)程中,對(duì)遮光比的選取要通過(guò)反復(fù)試驗(yàn),以得到正確的測(cè)量結(jié)果。
一般來(lái)說(shuō),對(duì)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(duì)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(guò)40%,這些都是實(shí)驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值,但最終還需通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn),找到對(duì)應(yīng)樣品測(cè)試時(shí)遮光比的較好數(shù)值。
隨著激光和微電子技術(shù)應(yīng)用到粒度測(cè)量領(lǐng)域,粒度分析在大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí),加快了樣品的檢測(cè)速度,提高了檢測(cè)結(jié)果的質(zhì)量。激光粒度分析方法,因測(cè)量速度快、精度高及準(zhǔn)確度好等特點(diǎn)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(duì)顆粒進(jìn)行檢測(cè)的儀器,是全球范圍內(nèi)公認(rèn)的先進(jìn),較快捷的顆粒測(cè)試儀器。
激光粒度分析方法是近年來(lái)發(fā)展較快的一種測(cè)試方法,其主要特點(diǎn)是:
1)測(cè)量的粒徑范圍廣,可進(jìn)行從納米到微米量級(jí)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(cè)量固體顆粒 ,還能測(cè)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(cè)量結(jié)果;
4)測(cè)量時(shí)間快,整個(gè)測(cè)量過(guò)程1-2分鐘即可,某些儀器已實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)檢測(cè)和實(shí)時(shí)顯示,可以讓用戶(hù)在整個(gè)測(cè)量過(guò)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(zhǎng)途海運(yùn)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(shí)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(cè)量原理
當(dāng)光線照射到顆粒上時(shí)會(huì)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(cè)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(jì)算光入射到球形粒子時(shí)可產(chǎn)生三類(lèi)光:
第一類(lèi),在粒子表面、通過(guò)粒子內(nèi)部、經(jīng)粒子內(nèi)表面的反射光;第二類(lèi),通過(guò)粒子內(nèi)部而折射出的光;第三類(lèi),在表面的衍射光。
這些現(xiàn)象與粒子的大小無(wú)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(shuō)明。
激光粒度分析儀由于整合了激光技術(shù)、光電技術(shù)、精密儀器與計(jì)算機(jī)技術(shù),使得測(cè)量速度、測(cè)量范圍和精度發(fā)生了質(zhì)的飛躍;其操作簡(jiǎn)單、重復(fù)性好,現(xiàn)已成為了全世界zui為流行的粒度測(cè)量?jī)x器。
激光粒度分析儀主要完成粒度測(cè)量和Zeta電位測(cè)量。
激光粒度分析儀采用先進(jìn)的成型工藝,使儀器的結(jié)構(gòu)緊湊合理,外形美觀大方,使用維護(hù)方便;采用zui新的抗干擾技術(shù),使儀器的電氣穩(wěn)定性更好,故障率更低。
儀器有準(zhǔn)確性標(biāo)定功能,所有儀器都通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)樣品的標(biāo)定,充分保證儀器測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
同時(shí),隨儀器向用戶(hù)提供標(biāo)準(zhǔn)樣品,用戶(hù)可以隨時(shí)檢驗(yàn)儀器的準(zhǔn)確性,避免因?yàn)閮x器漂移、電壓波動(dòng)等因素使測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)而帶來(lái)的損失。
激光粒度分析儀操作智能化程度:
激光粒度分析儀器與其它測(cè)試儀器不同,影響激光粒度儀測(cè)試結(jié)果的因素很多,在很多文章中都有分析,提高儀器操作的智能化能有效地提高測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度。
(1)光路對(duì)中智能化
激光粒度儀器測(cè)試原理就是根據(jù)大顆粒散射角度小,小顆粒散射角度大而布置光電探測(cè)陣列進(jìn)行光譜采集的:
對(duì)于確定的光路,光電探測(cè)陣列每一個(gè)通道對(duì)應(yīng)一個(gè)特征粒徑,如果光路對(duì)中發(fā)生了偏差,散射光到達(dá)光電探測(cè)陣列的通道數(shù)也發(fā)生偏移,會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。
如果采用人工對(duì)中方式,每次對(duì)中的結(jié)果都是不一樣的,而自動(dòng)對(duì)中則可以保證每次對(duì)中結(jié)果基本一致。
(2)測(cè)試過(guò)程智能化
分散時(shí)間,保存數(shù)據(jù)時(shí)間等,這些都是影響激光粒度分析儀測(cè)試的一些因素,越來(lái)越高的智能化成為激光粒度分析儀發(fā)展趨勢(shì)。
因此在選擇激光粒度儀的時(shí)候應(yīng)優(yōu)先選擇帶一鍵操作功能的激光粒度分析儀,如果能夠手動(dòng)、智能一體化就更好,這樣不但適用于普通測(cè)試,還可以應(yīng)用于材料的科學(xué)研究。
對(duì)于附加設(shè)備自動(dòng)進(jìn)樣器對(duì)于需要測(cè)試樣品較多的廠家及機(jī)構(gòu)也可以選擇,進(jìn)口自動(dòng)進(jìn)樣器的價(jià)格可以購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)國(guó)產(chǎn)激光粒度分析儀,在選擇自動(dòng)進(jìn)樣器時(shí)優(yōu)先選擇國(guó)產(chǎn),微納公司的自動(dòng)進(jìn)樣器的性?xún)r(jià)比很高,可以考慮選擇。
(3)結(jié)果輸出智能化
激光粒度分析儀在測(cè)試過(guò)程中的結(jié)果是一個(gè)變化的過(guò)程,且測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)量較多,一般1秒2條數(shù)據(jù),測(cè)試30秒就有60條數(shù)據(jù);
如何科學(xué)的處理這樣數(shù)據(jù)得到zui終的粒度測(cè)試結(jié)果,用戶(hù)是無(wú)法做到了的,因此要結(jié)果輸出智能化。