作者:Green dinosaur
1 引言
食品、醫藥、催化等眾多行業中的許多物料都是以粉體形態存在的,粉體顆粒粒度分布對物料的質量和性能有著重要的影響。例如水泥中的顆粒大小會影響凝結時間和成品強度,催化劑的粒度影響催化活性,電池原料粒度分布影響電池的壽命與容量等。因此,有效地測量粉體顆粒粒度與分布,對控制物料形貌與性質,提高產品質量有著重要的意義。在眾多測試方法中,激光粒度儀以激光為探測光源,利用光源散射原理進行粉體測量,具有測量范圍寬、結果分析快、重復性好等優勢,是一種應用廣泛而比較有發展前途的粒度測量設備。
2 工作原理與結構
2.1 光散射原理
激光粒度儀的測量原理是光散射原理,即光線通過不均勻介質時與顆粒產生相互作用,發生吸收、反射、折射、透射和衍射等現象而使光線偏離原先的光路。如圖1所示。
圖1 光散射現象
光散射現象
光散射現象
動態光散射法(Dynamic light scattering,DLS)是通過測量光強隨時間的變化來實現粒度測量的,在更早的文獻中也稱作光子相關光譜(PCS)和準彈性光散射(QELS)。根據Rayleigh散射原理,在粒子尺寸遠小于光波波長時,粒子的大小不再影響散射光相對強度的角分布,在這種情況下無法再使用靜態光散射法進行測量。
動態光散射法是依據顆粒在作布朗運動時,散射光的總光強會產生波動、散射光頻率產生頻移的原理,從而通過測量散射光強度函數隨時間的衰減程度,利用斯托克斯-愛因斯坦關系來分析得到顆粒的流體動力學尺寸及其分布信息。采取動態光散射法測量可將粒子直徑的檢測范圍延伸到納米級或亞納米數量級。
光散射現象
2.2.3 靜態光散射與動態光散射法的比較
2.3 儀器結構
英國Malvern公司是最早涉足動態散射測量技術的公司之一,目前在世界粒度儀生產市場上占有重要地位。下面以Malvern公司的招牌產品Mastersizer-2000(量程0.02-2000 μm)為例,簡單介紹激光粒度儀器的操作方法:
沉積物粒度分布特征分析是探究沉積物特征、古環境與古氣候的第一步。在地質學研究中,對沉積環境的判別分析對于含水層結構研究、水文地質識別和地下水流系統劃分有重要意義。進行鉆孔取樣后對土壤樣品進行粒度分析,可對顆粒的歷史沉積環境進行判別與分析。
采用Mastersizer 2000型激光粒度分析儀,采用水為分散介質,以濕法測量中間產品的粒度,考察了阿維A原藥粒度分布與粒徑統計的測量結果,并對其測量參數進行了測量時間、平衡時間、懸濁液放置時間和線性遮光比等方法學研究。
圖7 阿維A原料藥的粒度分布圖[8]
表1 測量時間考察試驗結果[8]
表2 粒度測量方法與比較
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