粒径分布加权指南-什么被测量和它的意思

一些颗粒尺寸的仪器,称为单颗粒计数器,测量单个颗粒的大小,而其他的测量表面积作为颗粒大小的函数。进一步的仪器测量质量或体积相对于大小,而其他仍然测量散射光强度作为大小的函数的多种功能。

每一个仪器都能产生颗粒大小分布而且,在理论上,我们可以在不同类型之间进行转换,以便将结果关联起来。在实践中,如果使用单个粒子计数器进行测量产生了一个微分的体积加权大小分布,那么如何将测量结果与使用另一种产生了微分体积加权大小分布的仪器进行比较呢?

转换一个权重到另一个

将差分数加权分布转换为差分卷加权分布,或亦然,是一种简单的方法。对于离散数分数/(尺寸类)分布中的每个尺寸类,数量或计数必须乘以直径的立方(假设球体)。在离散分布的例子中,三次方的直径很可能是尺寸类的中点。

结果是离散体积分数/(尺寸类别)分布。将连续的差分数加权分布转换为连续的差分体积加权分布,需要d乘法3..结果是一个连续的体积加权微分分布。随之而来的非标准化数值很容易纠正。下面是一个利用连续分布的简单例子:

钟形曲线表示按数量、dN/dD或体积、dV/dD加权的差分分布。s型曲线代表以数C加权的累积分布N(d)或按体积,cv(d)。很可能是计算的DV / DD,从中,通过集成,CV(D)成立。

随后,为了建立未归一化的DN / DD,需要以下公式:

然后需要划分d3.在差分卷加权分布的每个Y值下,从而产生一组未归一化数字,必须确定最大数量,以及将该值转换为100的因素。随后应该应用此因素对于所有其他未归一化的值,从而使差分数分布归一化。

变换分布之间的关系

值得注意的是,dV/dD总是比dN/dD更向右移动,趋向于更大的d。类似地,累积分布以可比的方式移动。的体积分布的模态直径中值直径,即累积分布的50%时的直径,总是大于数分布中对应的直径。

如果这些代表非多孔粒子**,那么表面积加权微分分布dS/dD对应yabo214于数加权,使用如下简单方程:

此外,一旦它们被归一化并绘制,曲线将在差分和累积表示的数字和体积加权之间休息。

第一个警告:它的权重是多少?

如果中值直径确定为10.0nm,并且它描述了广泛的分布,省略以检查加权将剥夺研究人员的大量信息。在上图中,尽管数量中值直径为10.0nm,但它描述了广泛的分布,体积中值直径为42.3nm,颗粒的显着比例远高于10.0nm的体积。yabo214

第二个警告:转换可能是危险的

该图的进一步检查显示了两个箭头,一个在每个差分分布的基础上。大部分DN / DD分布是由DV / DD的左手尾部的相对较小的颗粒引起的,而大部分DV / DD分布是由相对少量的大粒子引起的yabo214DN / DD的右侧尾部负责a。这种情况可能具有灾难性的后果。

可以假设在计算结果的过程中,所有的粒子都被利用了,但情况并不总是yabo214如此。事实上,对差分分布尾部数据的了解往往仍然不精确。在一个典型的计数实验中,研究人员倾向于少计数相对较少的大粒子。yabo214然而,这些正是控制体积分布的粒子。yabo214因此,计算出的体积分布位移过低。

此外,在使用衍射光或散射光的典型实验中,小颗粒对信号的贡献相对较低,因此它们在具有最自然加权(在本例中是强度加权)的分布中代表不足。yabo214因此,计算出的数字分布通常被移得过高。由于这些原因,转换可能特别不准确,即使它们是简单的代数。

另一个例子使用双峰分布

以90nm为中心的峰值表示比在25nm的中心为中心的峰值的相对量较小,并且它也较窄。yabo214在变换到表面积加权之后,不成富的是,表面积的量已经转移到较大尺寸:35.8%的表面积,以35nm模式为中心,逐个表面积为94.2%,以90nm模式为中心。

考虑到90nm峰的窄性,它仍然是模态也就不足为奇了。虽然较低的峰有点宽,与前面详细讨论的宽单峰分布的例子相似,但整个峰向右移动。最后,体积加权分布继续趋势:

以90nm为中心的较大的峰在体积上占大部分,而在数量上占最少。累积分布具有明显的高原特征。这是多模态分布的典型。通过定位平台值,可以从图表或相应的表格表示中读出每个峰值中的数量。

哪个权重应该用来最好地呈现数据?

有时,加权是通过领域的选择:血液,精子或微污染的测量需要每单位体积的绝对数。建议使用单个粒子计数器保持数字分布。如果粒子被质量使yabo214用,则实现体积分布(假设所有颗粒都将体现相同的密度;如果不是这种情况,则质量和体积分布不再相等)。

总结

虽然重要的是要知道“尺寸”是否表示真正的球形半径或直径,或者由测量方法确定的等效球形尺寸,但是知道分布是否被表面积,数量,音量 -质量或强度。如果没有此数据,则对结果的任何解释都是有限的。

需要强调的是,尽管将一种分布转化为另一种分布的代数相对简单,但假设每个粒子都被测量过会导致一些常见的错误。这些包括:在计数粒子时遗漏一个重要但相对较低比例的大粒子,而这些大粒子代表了大部分yabo214分布的体积和质量;而遗漏了一个重要但相对较高比例的小颗粒,因为它们对散射光强度的贡献较小。yabo214

参考资料及进一步阅读

*对于分数/(大小类)的定义,请参阅应用笔记“什么是离散粒度分布?”。

**多孔颗粒体现了更yabo214多的表面积。除非证实孔隙率并不重要,否则表面加权尺寸分布不应量化。对于液滴颗粒来说,这是真的,但对于许多氧化物颗粒不正确。yabo214

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引用

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  • 美国心理学协会

    布鲁克海文国家实验室仪器公司。(2021年5月25日)。粒径分布加权指南-什么被测量和它的意思。AZoM。2021年6月21日从//www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=18150获取。

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    布鲁克海文国家实验室仪器公司。2021。粒径分布加权指南-什么被测量和它的意思.Azom,浏览2021年6月21日,//www.washintong.com/article.aspx?articled=18150。

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