正確認(rèn)識(shí)和使用激光粒度分析儀

       1. 概述
??激光粒度儀是近二十年來(lái)發(fā)展迅速的一種新型粒度儀。由于該儀器采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光原理相結(jié)合，充分發(fā)揮了各自的優(yōu)勢(shì)，使粉體粒度分析變得快捷方便，滿足了粉體行業(yè)粒度分析的基本需求。加之儀器生產(chǎn)廠家的廣泛宣傳（儀器分析快速、準(zhǔn)確、準(zhǔn)確度高，分析精度為0.001μ），因此儀器得到了迅速的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。磨料行業(yè)的主要微粉制造商也購(gòu)買(mǎi)了激光粒度分析儀。但是，隨著激光粒度儀的廣泛應(yīng)用，激光粒度儀用于磨料粒度分析的問(wèn)題也暴露出來(lái)。例如，無(wú)法分析大顆粒，無(wú)法有效準(zhǔn)確地反映粒度組成的變化，儀器可校準(zhǔn)且溯源性差。這些問(wèn)題嚴(yán)重影響了測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。
?? 2、激光粒度儀的基本原理
??激光照射粉末顆粒產(chǎn)生光衍射效應(yīng)。粒子的大小差異導(dǎo)致激光衍射角的變化，在探測(cè)器上的投影顯示衍射光暈大小的變化。激光粒度儀根據(jù)光暈的大小來(lái)分析粒徑的粗細(xì)，根據(jù)光暈的強(qiáng)弱來(lái)判斷一定粒徑的量。然后計(jì)算機(jī)根據(jù)衍射光暈的大小和光強(qiáng)，按照預(yù)定的數(shù)學(xué)關(guān)系進(jìn)行擬合近似分析，得到樣品的粒度組成分析結(jié)果。
?? 3、激光粒度儀的優(yōu)點(diǎn)
??操作簡(jiǎn)單，分析速度快，中值粒度分析結(jié)果更加準(zhǔn)確穩(wěn)定，滿足粉體行業(yè)的基本需求。例如，已廣泛應(yīng)用于水泥、粉末冶金、選礦、食品、涂料、石油化工、磨料磨具等行業(yè)。
?? 4、激光粒度儀的缺點(diǎn)
??分辨率低，未經(jīng)校準(zhǔn)，難以驗(yàn)證，物理意義不明確，擬合近似分析，不利于磨料的質(zhì)量控制。由于其他行業(yè)對(duì)粒度組成的要求沒(méi)有磨料行業(yè)那么嚴(yán)格，所以這些問(wèn)題并不突出。
?? 5、儀器缺點(diǎn)分析
??⑴分辨率低。激光顆粒分析儀的分辨率主要取決于傳感器的數(shù)量。例如目前分析范圍為0-2000的通用型激光粒度儀最多有150個(gè)傳感器，即平均分布距離為：2000/150=13.3μ。傳感器相當(dāng)于標(biāo)尺的標(biāo)線。標(biāo)線越近，標(biāo)尺的分辨率越高。普通的尺子標(biāo)記等距。還有激光粒度儀的傳感器按1:1.15的比例排列，保證相對(duì)分布距離差為15%，分辨率為距離差的一半。也就是說(shuō)，激光粒度儀的最高分辨率為7.5%。再加上其他因素的影響，激光粒度儀的實(shí)際相對(duì)分辨率不到10%。
?? ⑵無(wú)法校準(zhǔn)。只要將激光粒度儀制成產(chǎn)品，傳感器的布局就不能改變或調(diào)整。目前的儀器沒(méi)有軟件校準(zhǔn)功能，所以即使知道分析誤差，也不能通過(guò)二次校準(zhǔn)來(lái)改變，只能對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行人工修正。由于激光粒度儀傳感器多，且不是線性分布，系統(tǒng)誤差既不是wei一的，也不是線性分布的，給后期分析結(jié)果的科學(xué)準(zhǔn)確修正帶來(lái)很大的麻煩。
?? ⑶難以核實(shí)。由于激光粒度儀無(wú)法分析特定的一種或某些顆粒，因此通過(guò)第二種方法很難驗(yàn)證激光粒度儀分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。通常使用顆粒標(biāo)準(zhǔn)材料進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，通過(guò)顆粒標(biāo)準(zhǔn)材料測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性來(lái)判斷激光粒度儀的準(zhǔn)確性。這只是間接驗(yàn)證。如果兩種儀器的測(cè)試結(jié)果不同，就很難討論和達(dá)成共識(shí)。
?? ⑷物理意義不明確。激光粒度儀給出的粒度就是被測(cè)粒子的粒度。不得而知，所以很難追根溯源。目前，測(cè)量粒徑的物理意義通常包括體積等圓整粒徑，投影面積等圓整粒徑、粒徑、粒徑、橢圓短軸粒徑、粒徑寬度粒徑等。這些物理意義不是激光粒度分析儀。物理意義不明確，不便用試驗(yàn)結(jié)果指導(dǎo)微粉生產(chǎn)過(guò)程。
?? ⑸ 擬合近似分析。由于激光粒度分析儀是擬合近似分析，擬合分析照顧主要參數(shù)的準(zhǔn)確性，次要參數(shù)的偏差比較大。
??例如，以中值粒徑為22.2的顆粒標(biāo)準(zhǔn)材料為例，顆粒標(biāo)準(zhǔn)材料的粒徑濃度比較好（最大粒徑26.0，最小粒徑18.0），激光顆粒分別使用尺寸分析儀和成像儀。進(jìn)行分析。分析結(jié)果如圖1-a、b、c所示。
??圖 1a 是顆粒標(biāo)準(zhǔn)材料的顯微照片。最小顆粒為18μ，最大為26μ，中值粒徑為22.2μ。成像儀和激光粒度儀的中值粒徑測(cè)量結(jié)果基本一致，分別為21.8和21.9，比較準(zhǔn)確，如圖1所示。如圖 b 和 c。對(duì)于D95、D90、D10、D5特征粒徑，激光粒度儀分析結(jié)果的偏差有點(diǎn)離譜。激光粒度儀測(cè)得D95=27.2μ，也就是說(shuō)根據(jù)激光粒度儀的檢測(cè)結(jié)果，顆粒體系中至少含有5%的粒徑大于27.2μ的大顆粒，但實(shí)際上系統(tǒng)中沒(méi)有這么大的粒子。同樣，D5也無(wú)中生有這樣的結(jié)果。 “無(wú)中生有"是近似擬合分析的最大缺點(diǎn)。因此，不要對(duì)激光粒度儀的分析結(jié)果有誤解，也不要認(rèn)為激光粒度儀是先進(jìn)的儀器，檢測(cè)結(jié)果一定要準(zhǔn)確。事實(shí)上，激光粒度儀只有中值粒度D50的分析結(jié)果比較準(zhǔn)確。 D95、D90、D10、D5等特征粒徑分析結(jié)果偏差較大，不能滿足磨料質(zhì)量控制要求。
?? ⑹不利于磨料的質(zhì)量控制。由于磨料對(duì)粒度組成有嚴(yán)格的要求，當(dāng)粒度組成有微小的變化時(shí)，必須能真實(shí)有效地反映出來(lái)。對(duì)于激光粒度儀來(lái)說(shuō)，很難滿足磨料的這一要求。因此，激光粒度儀不適合磨料的質(zhì)量控制，尤其是磨料的單位。