在眾多粒徑測量手段中，激光粒度儀以其高精度與便捷性脫穎而出，成為實(shí)驗(yàn)室與工業(yè)領(lǐng)域常用的檢測設(shè)備。其方法主要分為濕法和干法，針對不同物質(zhì)與粒徑范圍，選用合適的方法能顯著提高測量效率與準(zhǔn)確性。此外，隨著科技的發(fā)展，激光粒度儀的檢測模式也日益多樣化，包括基于弗朗霍夫理論與米氏方程的多種計(jì)算模型，為用戶提供更加豐富的選擇與更高的檢測靈活性。

2、激光衍射法

激光衍射法基于一個(gè)物理現(xiàn)象：不同粒徑的物質(zhì)在激光照射下會產(chǎn)生不同的衍射角度。通過分布在不同角度的激光收集器收集這些衍射光，再經(jīng)過專門的計(jì)算模型進(jìn)行處理，就可以得出粒子的粒徑大小。這種方法具有非接觸、高精度和快速測量的特點(diǎn)，因此在粒徑測量領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。


大顆粒物質(zhì)在激光衍射過程中，由于其尺寸較大，衍射角度相對較小，同時(shí)由于其散射面積大，因此衍射光的光強(qiáng)較高。而小顆粒物質(zhì)，由于其尺寸較小，衍射角度則相對較寬，但因其散射面積小，所以衍射光的光強(qiáng)較弱。這種差異為激光衍射法提供了依據(jù)，通過測量不同角度的衍射光強(qiáng)，可以進(jìn)一步推算出粒子的粒徑大小。
3、Mastersizer 3000的光路系統(tǒng)
紅光光路設(shè)計(jì)

在Mastersizer 3000激光衍射粒度儀中，紅光光路系統(tǒng)扮演著至關(guān)重要的角色。它負(fù)責(zé)引導(dǎo)激光束，確保其以最佳路徑與顆粒物質(zhì)相互作用，從而為精確測量提供有力支持。紅光光路設(shè)計(jì)的特點(diǎn)在于其高效性和穩(wěn)定性，能夠滿足各種復(fù)雜測量場景的需求。

4、Mastersizer 3000的藍(lán)光光路系統(tǒng)
在Mastersizer 3000激光衍射粒度儀中，除了高效穩(wěn)定的紅光光路系統(tǒng)外，還配備了藍(lán)光光路系統(tǒng)。這一系統(tǒng)同樣承擔(dān)著引導(dǎo)激光束的重要任務(wù)，并與紅光光路系統(tǒng)協(xié)同工作，為更全面的測量提供保障。其設(shè)計(jì)同樣體現(xiàn)了高效性和穩(wěn)定性的要求，確保在各種測量條件下都能發(fā)揮出色性能。

4、粒徑分布計(jì)算模型

在Mastersizer 3000激光衍射粒度儀中，我們采用了一種基于衍射模型的粒徑分布計(jì)算方法。通過測量未知粒度分布的顆粒在一定角度范圍內(nèi)的衍射光強(qiáng)分布，再運(yùn)用數(shù)學(xué)反演技術(shù)進(jìn)行處理，最終得出粒徑分布結(jié)果。這一過程涉及殘差分析，確保了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

5、參數(shù)SPAN和Uniformity的解讀
在粒徑分布的計(jì)算中，我們引入了兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：SPAN和Uniformity。SPAN參數(shù)用于量化粒度分布的跨度，其值越大，表示粒度分布越廣；而Uniformity參數(shù)則反映了粒度分布的均勻程度，其值越接近1，表示粒度分布越均勻。這兩個(gè)參數(shù)的引入，為我們提供了更全面的粒徑分布信息，有助于我們更深入地了解顆粒的性質(zhì)和行為。

6、特別提示

• D[4,3]參數(shù)對大顆粒的變化較為敏感，即便只有少量的大顆粒，也會引起D[4,3]值的顯著變化。

• D[3,2]參數(shù)則更側(cè)重于反映小顆粒的影響，其值越小，表示樣品中存在更多的小顆粒。

• 若樣品量不足，會導(dǎo)致信噪比降低，影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，特別是對于粒徑分布較寬的樣品。

• 樣品量過多時(shí)，多重衍射現(xiàn)象可能干擾最終的測量結(jié)果，特別是在粒徑較小的情況下（例如，典型小于10μm）。

  
  

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二手 馬爾文3000 激光粒度儀此外，進(jìn)行顆粒大小測量時(shí)，還需注意遮光度范圍的選擇。不同測定方法和顆粒大小，對應(yīng)著不同的遮光度范圍指導(dǎo)值。遵循這些指導(dǎo)值，可以確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。
510%的遮光度范圍對于確保取樣的代表性和多重衍射的平衡至關(guān)重要。當(dāng)粒徑分布較寬時(shí)，這個(gè)范圍可以進(jìn)一步擴(kuò)展至512%。另一方面，對于干法小顆粒的測量，適宜的遮光度應(yīng)在15~20%之間。遵循這些指導(dǎo)值，可以獲得準(zhǔn)確可靠的顆粒大小測量結(jié)果。
遮光度過高會降低分散效果，可能導(dǎo)致測量結(jié)果中出現(xiàn)假峰現(xiàn)象。
7、理論選擇與拓展（基于弗朗霍夫與米氏理論）
在粒度分析中，理論選擇至關(guān)重要。早期的儀器和一些現(xiàn)有儀器主要依賴弗朗霍夫近似理論，該理論基于三個(gè)核心假設(shè)：

（1）顆粒尺寸遠(yuǎn)大于所用光的波長。例如，在使用He-Ne激光器時(shí)，ISO13320標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，顆粒必須大于40倍的波長，即25μm。對于小于25μm的樣品，該理論可能不適用，盡管馬爾文建議的范圍為50μm。

（2）所有尺寸的顆粒具有相同的散射效率。

（3）顆粒被視為不透明和不透光的。

然而，這些假設(shè)對于許多材料而言并不總是成立。特別是對于小材料，這些假設(shè)可能導(dǎo)致高達(dá)30%的誤差，特別是在材料和介質(zhì)的相對折射率接近1時(shí)。當(dāng)顆粒尺寸接近光的波長時(shí)，散射行為變得復(fù)雜，呈現(xiàn)出最大值和最小值。

為了更準(zhǔn)確地分析小顆粒材料，Mastersizer 2000及后續(xù)版本引入了米氏理論。該理論能夠全面描述光與物質(zhì)的相互作用，從而在廣泛的粒度范圍內(nèi)（0.02-2000μm）提供精確的結(jié)果。米氏理論關(guān)注顆粒的體積，而非弗朗霍夫近似所基于的投影面積。但需要注意的是，應(yīng)用米氏理論需要獲取材料和介質(zhì)的折射率與吸收率，這些數(shù)據(jù)有時(shí)可能難以獲得，需要進(jìn)行額外的測量確定。