激光粒度儀的激光散射法和篩分法對比分析

粒度分布的測量方法有很多種，如：篩分法、沉降法、圖像法、激光散射法粒、庫爾特法等。在實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用中，篩分法和激光散射法是比較常用的兩種粒徑測量手段。但是一直以來，這兩種方法測量的可比性存在較多問題。下面我們來一起詳細(xì)了解一下激光粒度儀的激光散射法和篩分法差異有哪些？

激光粒度儀的激光散射法和篩分法對比分析

1、篩分法原理及優(yōu)缺點(diǎn)

篩分法是顆粒粒徑測量中Z為通用也Z為直觀的方法。篩分的實(shí)現(xiàn)非常簡單:根據(jù)不同的需要，選擇一系列不同篩孔直徑的標(biāo)準(zhǔn)篩，按照孔徑從小到大依次摞起。然后固定在振篩機(jī)上，選擇適當(dāng)?shù)哪Ｊ郊皶r(shí)長，自動(dòng)振動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)篩分；篩分完成后，通過稱重的方式記錄下每層標(biāo)準(zhǔn)篩中得到的顆粒質(zhì)量，并由此求得以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示的顆粒粒度分布。

篩分法的優(yōu)點(diǎn)是原理簡單、直觀，操作方便，易于實(shí)現(xiàn)，這也是其獲得廣泛應(yīng)用的重要原因。缺點(diǎn)：篩分法因?yàn)榱蕉蔚膭澐质芟抻诤Y層數(shù)，所以對粒徑分布的測量略顯粗糙，在一定程度上影響了結(jié)果的精度。另外，篩分的過程中因?yàn)檎駝?dòng)強(qiáng)烈，一些顆粒種類可能極易破損，從而破壞了粒徑分布，影響了測量結(jié)果。某些顆粒相互吸附的作用較強(qiáng)，在篩分中經(jīng)常出現(xiàn)聚合成團(tuán)的現(xiàn)象，這也影響了篩分結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2、激光散射法原理及優(yōu)缺點(diǎn)

隨著工業(yè)中對粒度分布測量精度要求的提高，激光粒度儀的應(yīng)用也日益廣泛。激光粒度儀測量方法的理論依據(jù)是Fraunhofer衍射理論和米氏光散射理論。光照射顆粒時(shí)，衍射和散射的情況跟光的波長及顆粒的大小有關(guān)，顆粒大時(shí)，激光散射角度小，顆粒小時(shí)，激光散射角度大。激光束發(fā)生衍射和散射，從而產(chǎn)生光強(qiáng)的空間分布變化，光信號(hào)被光電探測器器接收并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，進(jìn)而經(jīng)過復(fù)雜的程序計(jì)算得出顆粒粒徑分布。

激光散射法測量方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：測量粒徑范圍大、分辨率高、檢測速度快、重復(fù)性好。整個(gè)操作過程一般都可以在3-5分鐘之內(nèi)完成。輸出結(jié)果是連續(xù)的粒徑分布數(shù)據(jù)，各種數(shù)據(jù)非常全面詳盡。缺點(diǎn)：激光粒度儀需要知道粉體樣品的折射率、吸收率等物性參數(shù)。但對于科研以及生產(chǎn)實(shí)際過程中，獲得粉體樣品的準(zhǔn)確折射率等參數(shù)并不容易，很多粉體樣品還是混合物，這個(gè)問題影響粒度測量結(jié)果的可靠性。

另外，不規(guī)則顆粒的截面積平均起來要大于相同體積的球體。因而激光粒度儀測定的不規(guī)則顆粒的直徑比相同體積的球形顆粒要大。

3、兩種測量方法差異原因淺析

大家首先要明確一點(diǎn)認(rèn)識(shí)：粒徑、粒度分布這兩個(gè)物理參量要有唯yi確定的真值的前提是所有顆粒為正球體。沒有這個(gè)前提，非球形顆粒粉體的粒徑和粒度分布是沒有真值的。我們通過各種檢測方法獲得的測量值都是理論等效值。不同原理的粒度檢測設(shè)備的使用的等效物理參量不同，在檢測同一個(gè)不規(guī)則顆粒時(shí)，得到的測試結(jié)果是不相同的。

現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中篩分法和激光散射法測量結(jié)果常常存在巨大差異，這個(gè)問題源自兩種測量手段原理的不同。

在篩分法的操作中，顆粒能否準(zhǔn)確地區(qū)分在預(yù)定的粒徑段內(nèi)，受到多方面因素的影響，如：顆粒水分含量、荷電狀況等。對于較細(xì)的顆粒，樣品中水分的存在極易造成顆粒的團(tuán)聚，從而導(dǎo)致小粒徑顆粒留在大網(wǎng)格篩子，造成結(jié)果的偏差；顆粒如果在摩擦中產(chǎn)生荷電，也會(huì)造成凝聚成團(tuán)的情況，影響結(jié)果的準(zhǔn)確性；如果使用不當(dāng)，網(wǎng)格大小很容易被改變，由此造成的測量偏差是顯而易見的。

篩網(wǎng)的清潔程度同樣不可忽視。一些極細(xì)并且易于吸附的顆粒很容易粘連在篩網(wǎng)上，使得篩網(wǎng)的有效孔徑小于標(biāo)稱值，從而造成測量偏差。對于微細(xì)的顆粒，比如20μm以下，因其本身質(zhì)量較小，下落通過篩網(wǎng)的力量不足；微細(xì)顆粒因潮濕或荷電產(chǎn)生的聚團(tuán)現(xiàn)象更加嚴(yán)重，更加造成預(yù)期的顆粒不能通過篩網(wǎng)。篩網(wǎng)和顆粒這兩種因素的綜合作用，使得篩分法對于小顆粒的區(qū)分能力大大降低，篩分的結(jié)果也往往并不可靠。

激光散射方和篩分法對測量顆粒粒徑的等效原理不同。激光散射法受顆粒形貌影響較大，在顆粒球形度較差時(shí)，兩種測量手段不具有可比性。激光粒度儀需獲得粉體樣品的準(zhǔn)確折射率等參數(shù)，這個(gè)缺點(diǎn)也制約著它提高測量精度和準(zhǔn)確性。篩分法對微細(xì)顆粒的區(qū)分能力較差，但用于大顆粒時(shí)較為準(zhǔn)確，且篩分結(jié)果意義明確，具有很好的實(shí)際指導(dǎo)意義。激光粒度儀測量原理和分散效果較好的進(jìn)樣方式?jīng)Q定了它在測量超細(xì)粉體(特別是10微米以下顆粒)時(shí)具有明顯優(yōu)勢。

總體而言，激光粒度儀測量原理更加先進(jìn)，量程大操作便捷。在粉體行業(yè)在快速向超細(xì)粉、納米粉前進(jìn)的今天，激光粒度儀的廣泛應(yīng)用將是必然趨勢。但是篩分法在一些特定領(lǐng)域依然有其發(fā)揮特長的空間。例如在粉體分布較粗的行業(yè)、非常關(guān)心極限大顆粒情況的行業(yè)、對粒度分布精度要求并不特別嚴(yán)格的行業(yè)，篩分法能夠作為一種簡單有效的粒度分布檢測方法繼續(xù)發(fā)揮其重要作用。