流粒度仪的工作原理

　　粒度仪是用于测量颗粒物料粒径大小及其分布的仪器。由于颗粒的物理特性多样，不同类型的粒度仪采用不同的工作原理。以下是几种主流粒度仪的工作原理：

　　一、激光衍射法粒度仪（常用）

　　1.原理：基于夫琅禾费衍射理论和米氏散射理论。

　　2.工作过程：

　　将待测颗粒样品（干粉或悬浮液）均匀分散在气体或液体介质中。

　　一束平行激光照射到颗粒群上。

　　颗粒会使激光发生衍射和散射，形成一个包含不同角度散射光强分布的“散射光斑”。

　　散射光的角度与颗粒的大小相关：大颗粒产生的散射光集中在前向小角度，小颗粒产生的散射光则向更广的角度扩散。

　　位于透镜焦平面上的多元光电探测器阵列接收不同角度的散射光信号。

　　计算机软件根据探测器接收到的光强分布数据，利用米氏散射理论或夫琅禾费衍射理论进行反演计算，得到颗粒的粒径大小及其分布。

　　3.特点：测量范围宽（通常0.01μm-3000μm）、速度快、重复性好、可测干湿样品，是目前应用广泛的粒度分析技术。

　　二、动态光散射法粒度仪（DLS，用于纳米颗粒）

　　1.原理：基于布朗运动和光子相关光谱（PCS）。

　　2.工作过程：

　　将纳米级颗粒的悬浮液置于样品池中。

　　激光照射到悬浮颗粒上，颗粒因布朗运动而不断做无规则运动。

　　运动的颗粒导致散射光的光强随时间发生快速波动（散斑图案变化）。

　　探测器捕捉这些光强波动信号，并通过自相关函数分析其衰减速度。

　　颗粒越小，布朗运动越剧烈，光强波动越快，自相关函数衰减也越快。

　　根据斯托克斯-爱因斯坦方程，由扩散系数计算出颗粒的流体力学直径（水合粒径）。

　　3.特点：专用于测量亚微米至纳米级颗粒（通常0.3nm-10μm），对小颗粒极其敏感，但对多分散体系的分辨能力有限。

　　三、静态图像分析法粒度仪

　　1.原理：基于光学显微镜成像和数字图像处理技术。

　　2.工作过程：

　　将颗粒样品（干粉或悬浮液）放置在载玻片或流动池中。

　　通过光学显微镜或高分辨率相机拍摄颗粒的二维投影图像。

　　图像处理软件对图像中的每个颗粒轮廓进行识别和分割。

　　计算每个颗粒的多种粒径（如等效投影面积直径、长径、短径、圆度等）和形态参数。

　　统计所有颗粒的数据，得到粒径分布和颗粒形貌信息。

　　3.特点：能提供颗粒的真实形貌和多种粒径定义，结果直观，适用于不规则颗粒。但统计代表性依赖于拍摄的颗粒数量，且测量下限受光学分辨率限制（通常>0.5μm）。

　　四、沉降法粒度仪

　　1.原理：基于斯托克斯定律，即颗粒在流体中沉降的速度与其粒径的平方成正比。

　　2.工作过程：

　　将颗粒悬浮液倒入沉降池中，使其在重力（或离心力，用于离心沉降）作用下自由沉降。

　　在固定位置设置浓度探测器（如X射线、光密度计）。

　　随着时间推移，大颗粒先沉降到探测器位置，引起信号变化，小颗粒后到达。

　　记录浓度随时间的变化曲线。

　　根据斯托克斯公式，将沉降时间转换为粒径，从而得到粒度分布。

　　3.特点：原理直观，适用于较宽的粒径范围（重力沉降约0.5μm-100μm，离心沉降可更广），但测量时间较长，对颗粒密度要求准确。

　　总结：不同粒度仪的工作原理各异，以上是不同类型的粒度仪的不同工作原理，供参考！