中國粉體網訊  粉體材料是由大量大小不一、形狀各異的顆粒組成的顆粒系統，對顆粒粒度、粒度分布的測量，是對粉體材料的生產工藝、生產設備或粉體材料進行性能評價必不可少的工作之一。

來源：丹東百特儀器有限公司

激光粒度分析儀是目前使用領域較廣的粒度分析儀

激光粒度分析儀是用于測量顆粒大小及其分布的儀器。測量對象可以是各類連續相介質中的分散相，包括液相介質中的固體顆粒、氣泡和液滴(如，水中的油或者油中的水)、氣相介質中的固體顆粒和液滴等。

通常，用這類儀器測量顆粒樣品時，需要將樣品進行分散處理。當分散介質是液體，稱為“濕法測量”，相應的分散裝置稱為“濕法進樣器”；當分散介質是氣體，則稱為“干法測量”，相應的分散裝置稱為“干法進樣器”(測量氣相介質中的固體顆粒和液滴無需配備進樣器)。

與其他粒度測量儀器相比，激光粒度分析儀具有粒度測量范圍寬、測量速度快、測量重復性好和操作方便等優點，在環保、能源、電子、造紙、化工、醫藥、食品、實驗室等眾多領域應用廣泛。

激光粒度分析儀的結構及原理

激光粒度分析儀是以激光為主要光源，基于散射光空間分布原理測量粒度分布的儀器。主要由光源系統(含激光器和/或其他光源以及配套的光學系統)、測量池和樣品分散系統、散射光探測系統、信號采集與系統控制電路、計算機及相關軟件組成。

激光粒度儀結構示意圖

其原理是利用顆粒對光的散射現象——不同大小顆粒散射光的空間分布特征不同，來測量顆粒粒度及其分布。測量時，待測的顆粒樣品以適宜的濃度分散在適當的介質(液體或氣體)中，單色光束(通常是激光)照射到顆粒后發生散射，由多元的光電探測器組成的探測器陣列對這些散射光進行測量，并將產生的光電信號輸送給儀器的放大和模數轉換電路，轉變成數字化的散射光分布數據，并將數據傳送給計算機。計算機事先利用Mie散射理論或Fraunhofer衍射近似理論建立散射矩陣(矩陣的每一列代表一種粒徑顆粒的散射光分布)。收到被測樣品的散射光分布數據后，計算機通過適當的反演算法及散射矩陣對散射光分布求解，得出被測樣品的粒度分布。

光散射法測量粒度分布原理示意圖

另外，激光粒度分析儀反演計算得到的原始分布是體積分布，由于在體積保持不變的情況下，顆粒個數(數量)隨粒徑的減小呈3次方關系增加，當轉換成數量分布時，體積的微小誤差將導致小顆粒方向顆粒數的巨大誤差。

對于粒徑為體積平均粒徑1/10的這部分顆粒，如果測量造成的這些顆粒體積誤差相對于總體積是0.1%，轉換成數量的話，這些顆粒的誤差相對于總數量大約是100%。

激光粒度分析儀的技術要求

激光粒度分析儀在制造和使用中，制造單位和用戶最關心的就是其性能指標。《顆粒 激光粒度分析儀 技術要求》（GB/T41949-2022）對性能要求重點羅列了以下幾點。

儀器重復性

使用儀器分別測量粒徑在3個范圍——D₅₀≤1μm、1μm<D₅₀≤100μm和D₅₀>100μm的寬分布樣品(1.5≤D₉₀/D₁₀≤3)，每個樣品重復測量8次，D₅₀的相對標準偏差應不大于2%，D₁₀和D₉₀相對標準偏差應不大于3%。當用戶有特殊要求時，由供需雙方協商。

儀器準確性

對有證標準物質的D₅₀重復測量3次，儀器測量平均值與粒度標準物質的標準值間的相對誤差應符合以下表中的技術指標。

儀器測量相對誤差的技術指標

儀器分辨力

把儀器調至正常樣品測試狀態。使用粒徑范圍為1μm~100μm，相鄰兩個峰的粒徑比值不大于2的多峰分布粒度標準物質時，儀器應能明顯測出多峰分布；或者，選擇粒徑范圍為1μm~100μm且D₅₀比值不大于2的兩種顆粒標準物質混合后進行測量，應能從儀器測量出的粒度分布曲線圖中觀察到兩個明顯的峰形。

D₅₀檢測下限

儀器應能測量其標稱的D₅₀下限以上的任意單分散顆粒標準物質的粒徑，且測量的準確性同樣要滿足要求。

小結

激光粒度儀應用場景廣泛，我國作為工業大國，激光粒度儀市場需求空間廣闊。同時國家政策支持各企業、實驗室、醫院等領域設備更新改造，激光粒度儀市場需求空間將進一步擴大。同時對其性能要求也將越來越高。

信息主要來源：《顆粒 激光粒度分析儀 技術要求》（標準號：GB/T41949-2022）

（中國粉體網編輯整理/黑金）

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