粒度粒形检测仪颗粒表征技术原理

2024年11月20日 11:39 来源：仪思奇（北京）科技发展有限公司

粒度粒形检测仪用于对颗粒的粒度分布和粒形（形状特征）进行表征，广泛应用于粉体、颗粒物质的研究、生产与质量控制中。其原理主要涉及不同技术和方法，用于测量颗粒的大小、形状、分布等物理特性。常见的粒度粒形检测技术原理包括以下几种：

1.激光衍射法(LaserDiffraction)

激光衍射法是目前常用的颗粒粒度分析技术，基于颗粒对激光束的散射原理。基本原理是将激光束照射到颗粒样品上，颗粒会对激光束产生衍射。通过检测衍射光的强度和角度，利用Mie散射理论或Fraunhofer近似，计算出颗粒的粒度分布。

适用范围：适用于颗粒尺寸范围从0.1微米到几千微米（0.1µm至3000µm）的颗粒。

优点：测量快速、精确，且可以在线或实时监测。

原理：较小的颗粒会产生较大角度的散射，而较大的颗粒则会产生较小角度的散射。通过分析散射角度，可以反推出颗粒的大小。

2.图像分析法(ImageAnalysis)

图像分析法通过高分辨率的摄像设备（如显微镜、相机）获取颗粒的二维或三维图像，然后通过图像处理软件分析颗粒的尺寸、形状、表面特征等。颗粒的表面形态、长宽比、圆度、角度等参数可以通过算法进行提取。

适用范围：适用于颗粒形态的详细表征，尤其是颗粒形状分析。

优点：能够提供颗粒的形状信息，例如颗粒的圆度、长宽比、对称性等，且可以处理复杂形状的颗粒。

原理：通过采集颗粒图像，使用图像处理技术（如边缘检测、轮廓分析）来提取颗粒的几何特征。根据形状、尺寸和表面结构等参数，计算颗粒的各种表征特征。

3.动态光散射法(DynamicLightScattering,DLS)

动态光散射法，通常用于纳米尺度颗粒（1-1000纳米）的粒度分析。该方法基于颗粒在液体中运动的布朗运动原理。通过测量散射光的强度波动（由颗粒的随机运动引起），可以推算颗粒的大小。

适用范围：纳米颗粒的粒度分析。

优点：非常适合于测量小尺寸颗粒，尤其是纳米颗粒的粒度。

原理：当颗粒在液体中布朗运动时，它们引起的散射光强度会随时间发生波动。通过分析光强波动的频率，使用斯托克斯-爱因斯坦方程计算颗粒的扩散系数，从而获得颗粒的粒径信息。

4.筛分法(Sieving)

筛分法是通过使用不同孔径的筛网将颗粒进行分级，从而确定颗粒的粒度分布。颗粒通过筛网后，根据其大小决定其是否通过，从而确定颗粒的粒度范围。

适用范围：颗粒较大（一般大于20微米）的样品。

优点：方法简单，操作方便，适用于大颗粒的分布测定。

原理：颗粒通过一系列不同孔径的筛网，筛网孔径的大小决定颗粒的粒度范围。颗粒按照尺寸不同，停留在不同的筛网上，通过称重各筛网上的样品，计算出粒度分布。

5.声学测量法(AcousticMeasurement)

声学法是基于颗粒在流体中的声波传播特性，通过测量声波传播速度或衰减率来推算颗粒的大小和分布。这种方法主要用于颗粒较小且分散良好的液体或气体中。

适用范围：适用于中小颗粒的检测。

优点：可以在线监测颗粒的粒度分布。

原理：声波在颗粒悬浮的液体或气体中传播时，颗粒会影响声波的传播速度和衰减。根据这些变化，可以计算颗粒的尺寸和分布。

6.电阻法(CoulterCounter)

电阻法基于颗粒通过细小孔隙时造成的电阻变化。颗粒通过孔隙时，电阻会发生变化，电阻的变化量与颗粒的体积和大小成正比。

适用范围：通常用于颗粒较小（微米级）且较均匀的样品。

优点：对粒度分布的测量较为精确。

原理：电流通过电解液的细小孔隙，当颗粒通过孔隙时，颗粒的体积会阻碍电流的流动，导致电阻变化。根据电阻变化的幅度，可以推算颗粒的尺寸。

7.X射线衍射法(X-rayDiffraction,XRD)

X射线衍射法主要用于晶体颗粒的分析，尤其是通过分析颗粒的晶体结构特征来推测颗粒的大小。

适用范围：常用于研究无机颗粒、粉体的结构和粒度。

优点：可以提供颗粒的晶体结构信息。

原理：当X射线束照射到颗粒上时，颗粒会发生衍射。通过分析衍射角度和衍射强度，可以获得颗粒的晶体结构信息，从而推算出颗粒的粒度。

总结

粒度粒形检测仪根据不同的原理可以应用于多种类型的颗粒分析。激光衍射法和图像分析法是常用的两种技术，前者用于快速测量粒度分布，后者则能详细表征颗粒形状特征。不同技术有不同的优缺点，应根据具体的颗粒性质、分析需求以及设备条件来选择合适的测量方法。

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