激光粒度分析儀性能評價指標介紹
點擊: 次 時間:2017-03-08 10:26
以往的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速度慢(尤其對小粒子)、重復性差、對非球型粒子誤差大、不適用于混合物料、動態(tài)范圍窄等缺點。隨著激光衍射法的發(fā)明，粒度丈量完全克服了沉降法所帶來的弊端，大大減輕了勞動強度及加快了樣品檢測速度(從半小時縮短到了1分鐘)。
激光衍射法丈量粒度大小基于以下事實：即小粒子對激活的散射角大，大粒子對激光的散射角小。通過散射角的大小丈量即可換算出粒子大小。其依據(jù)的光學理論為米氏理論和弗朗霍夫理論。其中弗霍理論為大顆粒米多理論的近似，即忽略了米氏理論的虛數(shù)子集，并且假定顆粒不透明;并忽略光散射系統(tǒng)和吸收系統(tǒng)，即設定所有分散劑和分散質(zhì)參數(shù)均為1，因此數(shù)學處理上要簡單得多，對有色物質(zhì)和小粒子誤差也大得多。同樣，近似的米氏理論對乳化液也不適用。
另外，根據(jù)瑞利散射定律，散射光的光強與顆粒直徑的六次方成正比，與散射光的光源波長的四次方成反比，這意味著顆粒直徑減少10倍，散射光強將減弱100萬倍。而光源波長越短，散射光強度越高。
再者，由于小粒子散射角大，而主檢測器面積有限，一般只能接受到最多45度角的散射光(即大于0.5微米的料子)。那么，如何檢測小粒子，如何克服小粒子光散射能量低，超出主檢測器范圍的問題，就成為評價激光分析技術的關鍵。
所以，判定激光粒度分析儀的優(yōu)劣，主要看其以下幾個方面：
1.粒度丈量范圍
粒度范圍寬，適合的應用廣。不僅要看儀器所報出的范圍，而是看超出主檢測面積的小粒子散射(<0.5μm)如何檢測。最好的途徑是全范圍直接檢測，這樣才能保證本底扣除的一致性。不同方法的混合測試，再用計算機擬合成一張圖譜，肯定會帶來誤差。
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，氣體光源波的穩(wěn)定性小于固體光源。
3.檢測器
由于激光衍射光環(huán)半徑越大，光強越弱，極易造成小粒子信噪比降低而漏栓，所以對小粒子的分布檢測能體現(xiàn)儀器的好壞。檢測器的發(fā)展經(jīng)歷了圓形，半圓形和扇形幾個階段。
4.通道數(shù)
激光粒度分析儀不存在通道的概念，它實際為檢測受光面積數(shù)，它有一個理論與實際的最優(yōu)化值﹕偏少﹕接受的散射光不充分，正確度差;偏多﹕靈敏度太高，導致重現(xiàn)性差。
為彌補采樣速度的缺陷，一些廠家使用更多的通道，以損失重現(xiàn)性而達到靈敏度要求，所以，丈量時間會在20秒或1分鐘以上。
5.是否使用完全的米氏理論
由于米氏理論非常復雜，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。
6.正確性和重復指標
這個指標越高越好，應采用NIST標準粒子檢測。
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激光衍射法丈量粒度大小基于以下事實：即小粒子對激活的散射角大，大粒子對激光的散射角小。通過散射角的大小丈量即可換算出粒子大小。其依據(jù)的光學理論為米氏理論和弗朗霍夫理論。其中弗霍理論為大顆粒米多理論的近似，即忽略了米氏理論的虛數(shù)子集，并且假定顆粒不透明;并忽略光散射系統(tǒng)和吸收系統(tǒng)，即設定所有分散劑和分散質(zhì)參數(shù)均為1，因此數(shù)學處理上要簡單得多，對有色物質(zhì)和小粒子誤差也大得多。同樣，近似的米氏理論對乳化液也不適用。
另外，根據(jù)瑞利散射定律，散射光的光強與顆粒直徑的六次方成正比，與散射光的光源波長的四次方成反比，這意味著顆粒直徑減少10倍，散射光強將減弱100萬倍。而光源波長越短，散射光強度越高。
再者，由于小粒子散射角大，而主檢測器面積有限，一般只能接受到最多45度角的散射光(即大于0.5微米的料子)。那么，如何檢測小粒子，如何克服小粒子光散射能量低，超出主檢測器范圍的問題，就成為評價激光分析技術的關鍵。
所以，判定激光粒度分析儀的優(yōu)劣，主要看其以下幾個方面：
1.粒度丈量范圍
粒度范圍寬，適合的應用廣。不僅要看儀器所報出的范圍，而是看超出主檢測面積的小粒子散射(<0.5μm)如何檢測。最好的途徑是全范圍直接檢測，這樣才能保證本底扣除的一致性。不同方法的混合測試，再用計算機擬合成一張圖譜，肯定會帶來誤差。
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，氣體光源波的穩(wěn)定性小于固體光源。
3.檢測器
由于激光衍射光環(huán)半徑越大，光強越弱，極易造成小粒子信噪比降低而漏栓，所以對小粒子的分布檢測能體現(xiàn)儀器的好壞。檢測器的發(fā)展經(jīng)歷了圓形，半圓形和扇形幾個階段。
4.通道數(shù)
激光粒度分析儀不存在通道的概念，它實際為檢測受光面積數(shù)，它有一個理論與實際的最優(yōu)化值﹕偏少﹕接受的散射光不充分，正確度差;偏多﹕靈敏度太高，導致重現(xiàn)性差。
為彌補采樣速度的缺陷，一些廠家使用更多的通道，以損失重現(xiàn)性而達到靈敏度要求，所以，丈量時間會在20秒或1分鐘以上。
5.是否使用完全的米氏理論
由于米氏理論非常復雜，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。
6.正確性和重復指標
這個指標越高越好，應采用NIST標準粒子檢測。
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