編者按：談到粒度，激光粒度儀怎能缺席？目前，在各行各業(yè)的粒度檢測領(lǐng)域，激光粒度儀應(yīng)用廣泛。從傳統(tǒng)的石油化工、建材家居，到制藥、食品、環(huán)保，甚至在新興的鋰電、半導(dǎo)體、石墨烯等行業(yè)，都能看到激光粒度儀活躍的身影。

那么激光粒度儀在粒度檢測中到底是怎樣應(yīng)用的呢？我國顆粒學(xué)泰斗專家周素紅研究員的論述，無疑將給我們帶來啟示……

專家觀點(diǎn)：

激光粒度分析方法是近年來發(fā)展較快的一種測試方法,其主要特點(diǎn)是:

1)測量的粒徑范圍廣, 可進(jìn)行從納米到微米量級如此寬范圍的粒度分布。約為 :20nm ～ 2000μm , 某些情況下上限可達(dá) 3500μm ;

2)適用范圍廣泛 , 不僅能測量固體顆粒 , 還能測量液體中的粒子 ;

3)重現(xiàn)性好 ,與傳統(tǒng)方法相比 ,激光粒度分析儀能給出準(zhǔn)確可靠的測量結(jié)果;

4)測量時間快,整個測量過程1-2分鐘即可, 某些儀器已實(shí)現(xiàn)了實(shí)時檢測和實(shí)時顯示 ,可以讓用戶在整個測量過程中觀察并監(jiān)視樣品。

激光粒度分析不僅在先進(jìn)的材料工程 、國防工業(yè)、軍事科學(xué)、而且在眾多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用前景。特別是高新材料科學(xué)的研究與開發(fā) ,產(chǎn)品的質(zhì)量控制等 , 如 :陶瓷、粉末冶金、稀土 、電池、制藥 、食品、飲料 、水泥 、涂料 、粘合劑 、顏料、塑料、保健及化妝品 。由于顆粒粒子的特異性能在于它的粒徑十分細(xì)小,粒徑大小是表征顆粒性能的一個重要參數(shù), 因此 ,對顆粒粒徑進(jìn)行測量是開展材料檢測、評價顆粒材料的重要指標(biāo)。

當(dāng)光線照射到顆粒上時會發(fā)生散射 、衍射 。其衍射、散射光強(qiáng)度均與粒子的大小有關(guān) 。觀測其光強(qiáng)度, 可應(yīng)用夫瑯和費(fèi)衍射理論和 Mie 散射理論求得粒子徑分布(激光衍射/散射法)。

光入射到球形粒子時可產(chǎn)生三類光:1)在粒子表面 、通過粒子內(nèi)部、經(jīng)粒子內(nèi)表面的反射光;2)通過粒子內(nèi)部而折射出的光;3)在表面的衍射光 。這些現(xiàn)象與粒子的大小無關(guān) 。全都可以作為光散射處理 。一般地 , 光散射現(xiàn)象可以用經(jīng)Maxwell 電磁方程式嚴(yán)密解出的 Mie 散射理論說明。但是, 實(shí)際使用起來過于復(fù)雜, 為了求得實(shí)際的光強(qiáng)度, 可根據(jù)入射波長 λ和粒子半徑r 的關(guān)系 ,即 :r<<λ時,Rayleigh 散射理論r>>λ時,Fraunhofer 衍射理論在使用上述理論時 ,應(yīng)考慮到光的波長和粒子徑的關(guān)系, 在不同的領(lǐng)域使用不同的理論 。

粒子徑大于波長的時候, 由 Fraunhofer 衍射理論求得的衍射光強(qiáng)度和 Mie 散射理論求得的散射光強(qiáng)度大體是一致的。因此 ,可以把 Fraunhofer 衍射理論作為 Mie 散射理論的近似處理。這時 ,光散射(衍射)的方向幾乎都集中在前方, 其強(qiáng)度與粒子徑的大小有關(guān) ,有很大的變化。即, 表示粒子徑固有的光強(qiáng)度譜 。解出粒子的光強(qiáng)度分布(散射譜)就可以定出粒子徑。當(dāng)波長和粒子徑很接近的時候 ,不能用 Fraunhofer 的近似式來表示散射強(qiáng)度 。這時有必要根據(jù) Mie 散射理論作進(jìn)一步討論。在Mie 散射中的散射光強(qiáng)度由入射光波長(λ)、粒子徑(a)、粒子和介質(zhì)的相對折射率(m)來確定 。、

激光粒度分析的應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛, 如 :1)醫(yī)藥中的粒度控制著藥物的溶解速度和藥效;2)催化劑的粒度影響著生成反應(yīng)效率 ;3)制陶原料的粒度影響著燒結(jié)后的物理特性;4)礦物的粒度影響著長途海運(yùn)的安全 ;5)食品的保質(zhì)期受粒度影響;6)橡膠原料粒度影響著其壽命 ;7)電池原料的粒度影響著電池的充放電效率和壽命 ;8)涂料 、染料中的粒度影響著產(chǎn)品染色時的發(fā)色、光澤 、退色;9)塑料原料的粒度影響著塑料的透明度和加工以及使用性能。