常规粒度分析的激光衍射技术

激光衍射技术用于广泛行业的常规粒度分析可归因于以下两个因素：

• 对粒度数据的需求
• 技术的易用性

本文解释了为什么如此多的制造商需要测量粒度，以及激光衍射作为选择方法的原因。

粒度的重要性

不同行业测量粒度的原因相同。尽管水泥生产和燃料雾化是两个非常不同的领域，但它们都需要控制颗粒大小，以便在使用它们的产品时(分别是水化和燃烧)控制化学反应的速率。

受粒径影响的特性

受粒度影响或控制的某些基本特性包括：

• 反应速率-化学反应发生的速率主要是有关粒子的比表面积的函数，单位质量的比表面积的量。yabo214粒子分布越细，反应物越容易接触到粒子并与之反应。
• 溶解速率–粒度对溶解速率的影响与其对反应速率的影响密切相关。当颗粒尺寸减小时，溶解的物理障碍减小，加速了溶解过程。
• 堆积密度-颗粒大小和分布都会影响颗粒堆积的方式。yabo214较大颗粒的堆积效yabo214率低于较小颗粒，造成较大的空隙空间。用模具充填工艺生产陶瓷和金属零件时，控制颗粒充填至关重要。
• 稳定性——稳定性，在悬浮环境中意味着避免沉降。稳定的乳化液是液滴保持离散而不是聚集形成连续的不混相的乳化液。
• 易于吸入-人体呼吸系统能有效过滤超过一定大小的颗粒，以确保空气供应的完整性，并避免刺激肺部。yabo214因此，由于以下原因，需要测量颗粒大小，以方便吸入
• 防止产品被吸入
• 确保药物在肺部区域成功沉积
• 光学特性-粒子散射光的方式是基于粒子的大小。涂料、油漆和颜料制造商利用这种现象来达到理想的产品性能。
• 消费者感知-以消费品为例，食物是非常重要的;例如，咖啡和巧克力。

陶瓷行业

陶瓷粉体的粒度和分布是至关重要的，它影响以下方面:

• 成功浇铸所需的絮凝剂数量
• 悬浮物的流变性，如流动性
• 例如，成品的性能，断裂模量和烧成颜色
• 铸件厚度
• 铸件的干燥特性——如果粒度太细，则更可能出现开裂

Kreiger-Doherty方程描述了低剪切速率下悬浮液流变性和粒度分布之间的相关性：

其中η是整个悬浮体的粘度，η_中等的是基液的粘度，Φ是悬浮液中固体的体积分数，Φ_M是悬浮液中固体的最大填充系数，[η]是特性粘度（刚性球体为2.5）。

图1。粒度分布对悬浮液流变性的影响。

乳制品

在乳品工业中，牛奶是天然乳状液的极好例子，而冰淇淋和奶油利口酒只是大量加工产品中的两种，而乳化是其中一个重要的制造步骤。

脂肪滴的粒径影响如下:

• 香味释放
• 口感
• 乳液稳定性（例如，产品趋向于“乳状”）
• 颜色
• 结构特性，如保持空气的能力

图2显示了奶油利口酒乳液稳定性的相关数据。

图2。奶油利口酒贮存过程中观察到的颗粒大小变化。

介绍激光衍射

激光衍射是一种粒度测量技术，这意味着它生成的是整个样品的结果，而不是根据单个颗粒的测量建立一个粒度分布。yabo214激光衍射分析仪使用一组探测器记录被样品散射光强度的角度依赖性。

ISO13320提供了一个有用的总结分析，相对优点的两种光学装置，现在主导商业激光衍射系统设计。

• 经典的前向傅里叶设置在以前开发的仪器中非常常见，数据采集镜头位于测量区域之后，如图3所示。这提供了一个广泛的工作范围，因此特别适合于喷雾测量，其中粒子可能分布在宽路径长度。yabo214这里的透镜可以改变，聚焦从特定角度范围的散射到探测器阵列，从而实现不同粒径范围的测量。
• 在反傅里叶设置，ISO13320现在承认作为激光衍射仪器设计的标准替代，镜头被定位在测量区之前。测量的路径长度受到这种设置的限制，但散射光的检测允许在更大的角度范围内，因为探测器可以放置在电池的前面和后面。

图3。激光衍射系统的傅里叶透镜和反傅里叶透镜排列。

颜料

颜料工业依靠粒度数据来控制其产品的光学性能。图4显示了用于漂白纸的填料碳酸钙的粒径数据。对于这种产品，在一个狭窄的颗粒尺寸带有光学散射效率的提高，提供最佳的白度。

图4。使用Mie和Fraunhofer测量碳酸钙。

自动化

分析技术的完全自动化大大简化了其向新市场和新应用领域的过渡。使用最好的激光衍射系统进行测量，通过使用标准操作程序（SOP）实现自动化。一旦设置完毕，这些全面的分步说明将推动分析过程从样品接收到数据交付，操作员的输入可以忽略不计。唯一的手动任务可能是样品装载。自动化的成功为激光衍射进入工艺领域提供了基础。

未来

激光衍射系统目前被认为是高效、灵活的工作机器，是公司分析工具的可靠组成部分。然而，随着行业的发展，仍然存在一些挑战。

激光衍射仪制造商面临的一个主要问题是确保用户充分利用过去十年的性能提升。

虽然这篇文章的重点是粒子尺寸，激光衍射测量的参数，一些部门已经知道，他们的粒子性能是一个函数，大小和形状。yabo214形态学成像与化学鉴定技术的结合，如拉曼光谱，进一步增加了信息流。

激光衍射是这些新技术的补充和补充。将它们结合起来开发是非常有效的。激光衍射的优点表明，它的吸引力将在未来长期存在，并且该技术将保持其作为工业粒度测量首选方法的地位。

本信息来源、审查和改编自Malvern Panalytical提供的材料。亚博网站下载

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