在(zai)眾多粒徑(jing)測(ce)量手(shou)段(duan)中，激光(guang)粒度(du)儀以其高精(jing)度(du)與便(bian)捷性脫穎而(er)出(chu)，成為實(shi)驗(yan)室與工業(ye)領域(yu)常(chang)用(yong)的(de)檢測(ce)設備。其方法主(zhu)要(yao)分為濕(shi)法和(he)幹(gan)法，針(zhen)對(dui)不(bu)同物質與粒徑(jing)範(fan)圍(wei)，選(xuan)用(yong)合適的(de)方法能(neng)顯(xian)著提高測量效(xiao)率(lv)與準確性(xing)。此(ci)外，隨(sui)著(zhe)科(ke)技(ji)的(de)發展(zhan)，激光(guang)粒度(du)儀的(de)檢測(ce)模(mo)式也日(ri)益多樣(yang)化(hua)，包(bao)括(kuo)基於弗(fu)朗(lang)霍夫理論與米氏方程(cheng)的(de)多種(zhong)計算(suan)模(mo)型，為用(yong)戶提供更加(jia)豐富(fu)的(de)選擇(ze)與更高(gao)的(de)檢測(ce)靈活性。

2、激光(guang)衍射(she)法

激光(guang)衍射(she)法基於壹(yi)個物理現象(xiang)：不(bu)同粒徑(jing)的(de)物質在(zai)激光(guang)照射下會(hui)產生不(bu)同的(de)衍射(she)角(jiao)度(du)。通過(guo)分布在(zai)不(bu)同角(jiao)度(du)的(de)激光(guang)收集(ji)器(qi)收集(ji)這(zhe)些(xie)衍射(she)光(guang)，再經過(guo)專(zhuan)門(men)的(de)計算(suan)模(mo)型進行(xing)處(chu)理，就(jiu)可以(yi)得(de)出(chu)粒子(zi)的(de)粒徑(jing)大(da)小(xiao)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法具(ju)有(you)非(fei)接觸(chu)、高精(jing)度(du)和(he)快(kuai)速(su)測(ce)量的(de)特點(dian)，因(yin)此在(zai)粒徑(jing)測(ce)量領域(yu)得到(dao)了廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)。


大顆粒物質在(zai)激光(guang)衍射(she)過(guo)程(cheng)中，由(you)於其尺(chi)寸(cun)較(jiao)大(da)，衍(yan)射(she)角(jiao)度(du)相(xiang)對較(jiao)小(xiao)，同(tong)時由(you)於其散射(she)面積(ji)大(da)，因(yin)此衍射光(guang)的(de)光(guang)強較(jiao)高(gao)。而(er)小(xiao)顆粒物質，由(you)於其尺(chi)寸(cun)較(jiao)小(xiao)，衍(yan)射(she)角(jiao)度(du)則(ze)相(xiang)對較(jiao)寬(kuan)，但(dan)因(yin)其散射(she)面積(ji)小(xiao)，所(suo)以衍射光(guang)的(de)光(guang)強較(jiao)弱。這(zhe)種(zhong)差(cha)異為激光(guang)衍射(she)法提供了依(yi)據，通過(guo)測(ce)量不(bu)同角(jiao)度(du)的(de)衍射(she)光(guang)強，可(ke)以進壹(yi)步推算(suan)出(chu)粒子(zi)的(de)粒徑(jing)大(da)小(xiao)。
3、Mastersizer 3000的(de)光(guang)路(lu)系(xi)統
紅(hong)光(guang)光(guang)路(lu)設計

在(zai)Mastersizer 3000激光(guang)衍射(she)粒度(du)儀中，紅(hong)光(guang)光(guang)路(lu)系(xi)統扮(ban)演著(zhe)至關(guan)重要的(de)角(jiao)色(se)。它負(fu)責(ze)引(yin)導(dao)激光(guang)束，確保(bao)其以最(zui)佳路(lu)徑(jing)與顆粒物質相(xiang)互作(zuo)用(yong)，從而為精(jing)確測(ce)量提供有(you)力支(zhi)持。紅(hong)光(guang)光(guang)路(lu)設計的(de)特點(dian)在(zai)於其高效(xiao)性和(he)穩(wen)定性(xing)，能(neng)夠(gou)滿足(zu)各種復(fu)雜(za)測(ce)量場(chang)景(jing)的(de)需(xu)求(qiu)。

4、Mastersizer 3000的(de)藍(lan)光(guang)光(guang)路(lu)系(xi)統
在(zai)Mastersizer 3000激光(guang)衍射(she)粒度(du)儀中，除了高(gao)效穩定的(de)紅(hong)光(guang)光(guang)路(lu)系(xi)統外，還(hai)配(pei)備了藍(lan)光(guang)光(guang)路(lu)系(xi)統。這(zhe)壹(yi)系統同樣(yang)承擔(dan)著(zhe)引(yin)導(dao)激光(guang)束的(de)重要(yao)任(ren)務(wu)，並(bing)與紅(hong)光(guang)光(guang)路(lu)系(xi)統協同工(gong)作(zuo)，為更(geng)全面的(de)測量提供保(bao)障。其設計同樣(yang)體現了高效性和(he)穩(wen)定性(xing)的(de)要求(qiu)，確保(bao)在(zai)各(ge)種(zhong)測(ce)量條(tiao)件(jian)下都(dou)能發(fa)揮(hui)出(chu)色(se)性(xing)能(neng)。

4、粒徑(jing)分布計算(suan)模(mo)型

在(zai)Mastersizer 3000激光(guang)衍射(she)粒度(du)儀中，我們(men)采(cai)用(yong)了壹(yi)種基於衍射(she)模(mo)型的(de)粒徑(jing)分布計算(suan)方法。通過(guo)測(ce)量未知粒度(du)分布的(de)顆粒在(zai)壹(yi)定角(jiao)度(du)範(fan)圍(wei)內的(de)衍射(she)光(guang)強分布，再(zai)運用(yong)數(shu)學(xue)反演技(ji)術進行(xing)處(chu)理，最(zui)終得出(chu)粒徑(jing)分布結(jie)果(guo)。這(zhe)壹(yi)過(guo)程(cheng)涉及殘(can)差(cha)分析，確保(bao)了(le)測(ce)量結(jie)果(guo)的(de)準確性(xing)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)。

5、參數(shu)SPAN和(he)Uniformity的(de)解讀
在(zai)粒徑(jing)分布的(de)計算(suan)中，我(wo)們(men)引入(ru)了兩(liang)個關(guan)鍵參數(shu)：SPAN和(he)Uniformity。SPAN參(can)數(shu)用(yong)於量化(hua)粒度(du)分布的(de)跨度(du)，其值(zhi)越大(da)，表(biao)示粒度(du)分布越廣(guang)；而(er)Uniformity參(can)數(shu)則(ze)反映(ying)了(le)粒度(du)分布的(de)均勻(yun)程度(du)，其值(zhi)越接近1，表(biao)示粒度(du)分布越均(jun)勻(yun)。這(zhe)兩(liang)個(ge)參(can)數(shu)的(de)引入(ru)，為我(wo)們(men)提供了更(geng)全面的(de)粒徑(jing)分布信息(xi)，有(you)助(zhu)於我們(men)更深(shen)入(ru)地了(le)解顆粒的(de)性質(zhi)和(he)行(xing)為。

6、特別提示

• D[4,3]參數(shu)對(dui)大(da)顆粒的(de)變化(hua)較(jiao)為敏(min)感(gan)，即便(bian)只有(you)少(shao)量的(de)大顆(ke)粒，也會(hui)引起D[4,3]值(zhi)的(de)顯著變化。

• D[3,2]參數(shu)則(ze)更側重(zhong)於反映(ying)小(xiao)顆粒的(de)影響(xiang)，其值(zhi)越小(xiao)，表(biao)示樣(yang)品(pin)中(zhong)存(cun)在(zai)更(geng)多(duo)的(de)小顆(ke)粒。

• 若樣(yang)品(pin)量不(bu)足(zu)，會導(dao)致信噪比降(jiang)低(di)，影響(xiang)測量結(jie)果(guo)的(de)準確性(xing)，特(te)別是(shi)對(dui)於粒徑(jing)分布較(jiao)寬(kuan)的(de)樣(yang)品(pin)。

• 樣(yang)品(pin)量過(guo)多(duo)時，多重衍射(she)現象(xiang)可(ke)能(neng)幹(gan)擾(rao)最(zui)終的(de)測量結(jie)果(guo)，特(te)別是(shi)在(zai)粒徑(jing)較(jiao)小(xiao)的(de)情況(kuang)下（例(li)如，典型(xing)小(xiao)於10μm）。

  
  

• 

二(er)手(shou) 馬(ma)爾(er)文(wen)3000 激光(guang)粒度(du)儀此外，進行(xing)顆粒大小測量時，還(hai)需(xu)註(zhu)意(yi)遮(zhe)光(guang)度(du)範(fan)圍(wei)的(de)選擇(ze)。不(bu)同測定方(fang)法和(he)顆(ke)粒大小，對應(ying)著(zhe)不(bu)同的(de)遮(zhe)光(guang)度(du)範(fan)圍(wei)指導(dao)值(zhi)。遵循(xun)這(zhe)些(xie)指導(dao)值(zhi)，可以(yi)確保(bao)測(ce)量結(jie)果(guo)的(de)準確性(xing)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)。
510%的(de)遮(zhe)光(guang)度(du)範(fan)圍(wei)對(dui)於確保(bao)取(qu)樣(yang)的(de)代表(biao)性和(he)多(duo)重(zhong)衍(yan)射(she)的(de)平衡至關(guan)重要。當(dang)粒徑(jing)分布較(jiao)寬(kuan)時，這(zhe)個(ge)範(fan)圍(wei)可(ke)以進壹(yi)步擴展至512%。另(ling)壹(yi)方面，對(dui)於幹(gan)法小(xiao)顆(ke)粒的(de)測量，適宜的(de)遮(zhe)光(guang)度(du)應(ying)在(zai)15~20%之(zhi)間(jian)。遵(zun)循(xun)這(zhe)些(xie)指導(dao)值(zhi)，可以(yi)獲(huo)得準(zhun)確可(ke)靠(kao)的(de)顆粒大小測量結(jie)果(guo)。
遮(zhe)光(guang)度(du)過(guo)高(gao)會降(jiang)低(di)分散效(xiao)果(guo)，可(ke)能導(dao)致測(ce)量結(jie)果(guo)中(zhong)出(chu)現假峰(feng)現象(xiang)。
7、理論選(xuan)擇(ze)與拓(tuo)展(zhan)（基於弗(fu)朗(lang)霍夫與米氏理論）
在(zai)粒度(du)分析中，理論選(xuan)擇(ze)至關(guan)重要。早(zao)期(qi)的(de)儀器(qi)和(he)壹(yi)些(xie)現有(you)儀器(qi)主要依(yi)賴(lai)弗(fu)朗(lang)霍夫近似理論，該(gai)理論基於三(san)個(ge)核心假設：

（1）顆粒尺(chi)寸(cun)遠(yuan)大(da)於所用(yong)光(guang)的(de)波長(chang)。例如，在(zai)使(shi)用(yong)He-Ne激光(guang)器(qi)時，ISO13320標準(zhun)規定，顆(ke)粒必(bi)須大(da)於40倍的(de)波長(chang)，即25μm。對(dui)於小於25μm的(de)樣(yang)品(pin)，該(gai)理論可(ke)能(neng)不(bu)適用(yong)，盡(jin)管(guan)馬(ma)爾(er)文(wen)建(jian)議的(de)範圍(wei)為50μm。

（2）所(suo)有(you)尺(chi)寸(cun)的(de)顆粒具(ju)有(you)相(xiang)同的(de)散射(she)效率(lv)。

（3）顆粒被(bei)視(shi)為不(bu)透明和(he)不(bu)透光(guang)的(de)。

然(ran)而(er)，這(zhe)些(xie)假設對於許多(duo)材(cai)料而言(yan)並(bing)不(bu)總是成立(li)。特(te)別是(shi)對(dui)於小材(cai)料，這(zhe)些(xie)假設可能(neng)導(dao)致高(gao)達(da)30%的(de)誤差(cha)，特別是(shi)在(zai)材(cai)料和(he)介(jie)質(zhi)的(de)相(xiang)對折(zhe)射(she)率(lv)接近1時。當(dang)顆(ke)粒尺(chi)寸(cun)接近光(guang)的(de)波長(chang)時，散射行(xing)為變(bian)得(de)復(fu)雜(za)，呈(cheng)現出(chu)最(zui)大值(zhi)和(he)最(zui)小值(zhi)。

為了(le)更(geng)準確地(di)分析小顆(ke)粒材料，Mastersizer 2000及後(hou)續(xu)版(ban)本(ben)引(yin)入(ru)了米氏理論。該(gai)理論能(neng)夠(gou)全面描(miao)述光(guang)與物質的(de)相(xiang)互作(zuo)用(yong)，從而在(zai)廣(guang)泛(fan)的(de)粒度(du)範(fan)圍(wei)內（0.02-2000μm）提供精(jing)確的(de)結(jie)果(guo)。米氏理論關(guan)註顆粒的(de)體積(ji)，而(er)非(fei)弗(fu)朗(lang)霍夫近似所(suo)基於的(de)投影(ying)面積(ji)。但(dan)需(xu)要(yao)註(zhu)意(yi)的(de)是，應(ying)用(yong)米氏理論需(xu)要(yao)獲(huo)取材(cai)料和(he)介(jie)質(zhi)的(de)折(zhe)射(she)率(lv)與吸(xi)收率(lv)，這(zhe)些(xie)數(shu)據(ju)有(you)時可能難以獲(huo)得，需(xu)要(yao)進行(xing)額外(wai)的(de)測量確定。