激光衍射法粒度分布测试

北检院检测中心  |  完成测试:次  |  2026-03-04  

本检测详细介绍了激光衍射法粒度分布测试技术。文章系统阐述了该技术的核心检测项目、广泛的适用检测范围、标准化的检测方法流程以及关键的仪器设备构成。通过四个主要部分,全面解析了激光衍射法如何通过测量颗粒对激光的散射模式来精确、快速地获得颗粒群的粒度分布信息,为材料科学、工业生产及质量控制等领域提供关键数据支持。

注意:因业务调整,暂不接受个人委托测试望见谅。

检测项目

体积平均粒径(D[4,3]):基于颗粒体积加权的平均粒径,对样品中大颗粒的存在非常敏感。

表面积平均粒径(D[3,2]):基于颗粒表面积加权的平均粒径,与颗粒的比表面积直接相关。

中位径(D50):累积分布达到50%时所对应的粒径值,表示样品中大于和小于该值的颗粒各占一半。

特征粒径D10:累积分布达到10%时所对应的粒径值,反映样品中较小颗粒端的粒度情况。

特征粒径D90:累积分布达到90%时所对应的粒径值,反映样品中较大颗粒端的粒度情况。

粒度分布跨度:通常计算公式为(D90 - D10) / D50,用于描述粒度分布的宽窄程度。

粒度分布直方图:以柱状图形式直观展示各粒径区间内颗粒的相对含量或体积百分比。

累积分布曲线:以曲线形式展示小于(或大于)某一粒径的颗粒累积百分比。

比表面积:通过粒度分布数据计算得出的单位质量颗粒所具有的总表面积。

特定区间含量百分比:用户自定义的特定粒径区间(如0-10μm)内颗粒的体积或数量百分比。

检测范围

金属粉末与合金粉末:用于3D打印、粉末冶金等工艺的粉末原料质量控制与性能研究。

陶瓷与磨料:氧化铝、碳化硅等材料的粒度分析,直接影响其烧结性能与研磨效率。

制药与辅料:原料药、微晶纤维素、乳糖等药物的粒度检测,关乎溶解速率、生物利用度和制剂均一性。

颜料与涂料:钛白粉、碳酸钙等颜料及涂料浆料的粒度分析,影响产品的遮盖力、着色力和稳定性。

水泥与建筑材料:水泥、矿粉、石英砂等材料的粒度测试,对产品强度、水化反应速度有重要影响。

食品与添加剂:面粉、糖粉、可可粉以及各类食品添加剂的粒度控制,关联口感、溶解性和加工特性。

土壤与沉积物:地质和环境科学中土壤颗粒的级配分析,用于土壤分类和环境评估。

乳液与悬浮液:乳液液滴或悬浮液中固体颗粒的粒度测量,评估其稳定性和应用性能。

碳材料:石墨、炭黑、电池正负极材料等,其粒度分布影响导电性、比容量等关键性能。

化工催化剂:催化剂颗粒的粒度分析,与催化活性、选择性及使用寿命密切相关。

检测方法

干法分散测量:样品通过干法分散器(如文丘里管、振动给料)在空气流中分散后直接进行测量,适用于干燥、易流动的粉末。

湿法分散测量:样品在合适的液体分散介质(如水、乙醇)中经搅拌、超声和循环形成稳定悬浮液后进行测量,应用最广泛。

超声分散处理:在湿法测量中,利用超声波能量打碎颗粒团聚体,是确保测量结果反映原生颗粒尺寸的关键步骤。

折射率设定:根据被测颗粒和分散介质的材料光学性质,在软件中正确设置两者的折射率(实部和虚部),是准确计算的基础。

背景测量与扣除:在加入样品前,先测量纯净分散介质的散射信号作为背景,并在最终测量结果中扣除,以消除介质和池壁的影响。

遮光度优化:控制样品浓度使激光遮光度处于仪器推荐的最佳范围(通常5%-15%),以保证散射信号强度适中,避免多重散射。

测量时间设定:设置足够的单次测量时间和重复测量次数,以获得稳定、可重复的平均结果,减少随机误差。

模型选择(米氏理论/夫琅禾费理论):根据颗粒尺寸与激光波长的关系及光学性质,选择更精确的米氏散射理论或近似的夫琅禾费衍射理论进行计算。

结果重复性验证:对同一样品进行多次独立制样和测量,通过对比关键粒径指标(如D50)的偏差来验证方法的重复性。

仪器性能验证:定期使用标准物质(如已知粒度分布的乳胶球或国家标准样品)对仪器进行校准和性能验证,确保数据准确可靠。

检测仪器设备

激光光源:通常为单色性好的He-Ne气体激光器(波长632.8nm)或固态半导体激光器,提供稳定的入射光束。

样品分散单元(湿法):包括样品池、机械搅拌器、超声波探头和循环泵,用于实现样品的均匀、稳定分散和输送。

干法分散进样系统:由振动给料器、文丘里喷射泵、压缩空气源及分散压力控制器组成,实现干粉的自动、可控分散和进样。

傅立叶透镜组:核心光学部件,将不同散射角的散射光会聚到固定的探测器环上,建立散射角与空间位置的对应关系。

多元探测器阵列:由一系列同心半环状和中心圆形光电探测器组成,用于同步接收不同角度范围的散射光信号强度。

侧向/后向散射探测器:用于探测大颗粒产生的低角度前向散射光之外的侧向和后向散射光,以扩展测量下限和提高精度。

信号采集与转换电路:将探测器接收到的微弱光信号转换为电信号,并进行放大和模数转换,供计算机处理。

计算机与专用软件:运行仪器控制、数据采集、基于散射模型的反演计算、结果显示、报告生成和数据库管理的核心平台。

自动对焦系统:确保激光束始终精确聚焦在样品池中心或干粉分散区,保证光学路径的稳定性和测量的一致性。

样品池与光学窗口:湿法测量中盛放样品悬浮液的透明容器(通常为玻璃或石英材质),其光学质量直接影响背景噪声水平。

检测流程

线上咨询或者拨打咨询电话;

获取样品信息和检测项目;

支付检测费用并签署委托书;

开展实验,获取相关数据资料;

出具检测报告。

北检(北京)检测技术研究院
北检(北京)检测技术研究院
北检(北京)检测技术研究院