由于小粒子散射角大,而主檢測器面積有限,一般只能接受到最多45度角的散射光(即大于0.5微米的粒子)。那么,如何檢測小粒子,如何克服小粒子光散射能量低,超出主檢測器范圍的問題,就成為評價激光粒度分析技術(shù)的關(guān)鍵。
所以,判斷激光粒度分析儀的優(yōu)劣,主要看其以下幾個方面:
1. 粒度測量范圍
粒度范圍寬,適合的應(yīng)用廣。不僅要看其儀器所報出的范圍,而是看超出主檢測器面積的小粒子散射(<0.5μm>如何檢測。
很好的途徑是全范圍直接檢測,這樣才能保證本底扣除的一致性。不同方法的混合測試,再用計算機擬合成一張圖譜,肯定帶來誤差。
2. 激光光源
一般選用2mW激光器,功率太小則散射光能量低,造成靈敏度低;另外,氣體光源波長短,穩(wěn)定性優(yōu)于固體光源。
檢測器 因為激光衍射光環(huán)半徑越大,光強越弱,極易造成小粒子信/噪比降低而漏檢,所以對小粒子的分布檢測能體現(xiàn)儀器的好壞。檢測器的發(fā)展經(jīng)歷了圓形,半圓形和扇形幾個階段。
3-1 英國馬爾文公司新一代的檢測器
采用非均勻交叉排列三維扇形檢測系統(tǒng),實際分辨率很高,無信號盲區(qū),相當(dāng)于環(huán)形或十字星形排列的175個,半圓形排列的93個,使直接檢測角達(dá)到135度。
3-2 通道數(shù)
在激光粒度分析儀中不象計數(shù)器中存在通道的概念,它實際為檢測器受光面積數(shù)。它有一個理論與實際的優(yōu)化值:偏少:接受的散射光不充分,準(zhǔn)確度差;偏多:靈敏度太高,導(dǎo)致重現(xiàn)性差。
為彌補采樣速度慢的缺陷,一些廠家才使用更多的通道,以損失重現(xiàn)性而達(dá)到靈敏度要求,所以,這樣的測量時間在20秒或1分鐘以上。
4. 是否使用*的米氏理論
因為米氏光散理論非常復(fù)雜,數(shù)據(jù)處理量大,所以有些廠家忽略顆粒本身折光和吸收等光學(xué)性質(zhì),采用近似的米氏理論,造成適用范圍受限制,漏檢幾率增大等問題。
5. 準(zhǔn)確性和重復(fù)性指標(biāo)
越高越好。采用NIST標(biāo)準(zhǔn)粒子檢測。
6. 穩(wěn)定性
儀器穩(wěn)定性包括光路的穩(wěn)定性和分散系統(tǒng)的穩(wěn)定性和周圍環(huán)境的影響。一般來講選用氣體激光器,使用光學(xué)平臺,有助于光路的穩(wěn)定。內(nèi)部發(fā)熱部件(如50瓦的鎢燈)將影響光路周圍環(huán)境。
穩(wěn)定性指標(biāo)在廠家儀器說明中沒有,用戶只能憑對于儀器結(jié)構(gòu)的判斷和參觀或詢問其他長時間使用過的用戶來判斷。
7. 掃描速度
掃描速度快可提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性,重復(fù)性和穩(wěn)定性。
不同廠家的儀器掃描速度不同,從1次/秒到1000次/秒。一般來講,循環(huán)掃描測試次數(shù)越多,平均結(jié)果的準(zhǔn)確性越好,故速度越高越好;噴射式干法和噴霧更要求速度越高越好;自由降落式干法雖然速度不快,但由于粒子只通過樣品區(qū)一次,速度也是快一些好。
用戶每天需要處理的樣品量,也是考慮速度的因素。
8. 可自動對中,無需要換鏡頭,可自動校正
9. 使用和維護(hù)的簡便性
關(guān)于這一點,在購買之前往往被忽視,而實際上直接決定了儀器使用效率和壽命。了解的方法是對儀器結(jié)構(gòu)的了解和其他已有用戶的反映。
拆卸、清洗是否方便:粒度儀分為主機和分散器兩部分。而樣品流動池總是需要定期清洗的,清洗間隔視樣品性質(zhì)而定。將主機和分散器合二為一的儀器往往將樣品池深置于儀器內(nèi)部,取出和拆卸均很繁瑣,且極易碰壞光路系統(tǒng)。
10. 是否符合國際標(biāo)準(zhǔn)
ISO 13320 標(biāo)準(zhǔn)是對激光粒度分析儀的基本要求。但并不是所有制造商都按照該標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。在測量亞微米粒子分布過程中,采用非激光衍射方法是不符合 ISO13320 標(biāo)準(zhǔn)的。
11. 分散器
11-1 濕法
是否具有超聲和攪拌等物理分散功能,超聲功率和攪拌速度是否連續(xù)可調(diào),是保證分析結(jié)果重復(fù)性的關(guān)鍵。
11-2 干法
是否密閉式測量,樣品是否容易分散?如果不是,是否選擇了噴射式分散器?
300米/秒的沖擊氣流是保證樣品能夠充分分散后得到真實分析結(jié)果的前提。