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【好书推荐】《颗粒表征的光学技术及应用》

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导读:本书可供欲了解与掌握当代颗粒表征技术的相关人员提供坚实的颗粒表征理论基础与丰富的实践参考。

颗粒业内有句行话:万物皆颗粒。鸟瞰各行各业,还真难找得到一个不与颗粒打交道的领域。甚至表面上看起来与颗粒毫无关系的行业,人们其实也一直在与颗粒材料打交道。例如,编程码工使用的键盘是用塑料颗粒材料制成的,显示器的荧光粉本身就是颗粒;再如,音乐作曲者使用的纸张、笔墨也都与颗粒有关。

几乎所有材料,从原料到成品,总有一个阶段处于颗粒态。由于颗粒材料的多样性与多分散性,人们甚至将颗粒称为物质的第五态, 颗粒材料的物理特性表征也具有与其他化学分析、物理测量不同的独特性。

颗粒与材料品质紧密相关。例如,巧克力的颗粒度需要与味蕾之间的距离吻合,可口可乐中风味液滴的密度必须与水一致,牙膏中碳酸钙的硬度与颗粒度要适当,定时释放肥料颗粒的大小与溶解度有一定的规格等。

如何表征颗粒?

技术概貌:颗粒表征技术成百上千,仅粒径测量就曾有400多种。现在仍在普遍使用的表征颗粒粒度、数量、表面特性、内部孔径的技术就有十几种。这些技术有着相当广泛的日常应用,例如新材料的研发过程、生产过程的质量控制、或商业贸易上下家的衡量指标等。仅在中国,每年新安装的各类颗粒表征仪器据估计当在数千台甚至上万台。

不足:颗粒表征作为对各行各业如此重要的领域,现有的高等教育却很少涉及,甚至专门教授与这些技术有关基础知识的研究生课程也不太多见,集中论述这些技术的中文书籍更是少之又少。

现状:这一实践与教育的脱节,造成了很多在工作中涉及颗粒表征的工作者不完备的专业知识体系与错误的应用实践,例如在用动态光散射测量纳米颗粒粒径或用电泳光散射测量颗粒表面电位时,用纯净水进行样品稀释,或者在激光粒度法测量颗粒粒度时,用高压气体分散药物晶体。

颗粒材料领域专著出版

【好书推荐】《颗粒表征的光学技术及应用》

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为了填补上述空白,为广大颗粒表征技术使用者提供普及版读物,作者精心挑选了当今应用最广的六种颗粒表征技术,从历史起源、物理原理、数学基础、仪器构造、操作要点、数据处理阐释等方面对这些技术做了全面的介绍。

这六种方法分别是光学计数法、激光粒度法、光学图像分析法、颗粒跟踪分析法、动态光散射法、电泳光散射法,它们都与光与和颗粒之间的作用有关。

对光与和颗粒作用的系统研究始于1936年化学诺贝尔奖获得者彼得•德拜(数学家大卫•希尔伯特的学生阿诺尔德•索末菲的第一位博士生)1908年的博士论文。

作为这些技术的铺垫知识与辅助资料,颗粒表征中的样品准备、基本数据统计知识、光散射在颗粒表征中的基本原理、几乎所有其他常用的颗粒表征技术,以及这些技术的标准化现状,也特别另立章节介绍。

这是一本别无二版的、系统介绍当代颗粒表征技术的专著。

本书可供欲了解与掌握当代颗粒表征技术的教师、本科生、研究生、科学家、技术专家、仪器操作人员阅读与学习参考,为他们提供坚实的颗粒表征理论基础与丰富的实践参考。

读者不但可以从中学习这些技术的物理基础以及仪器工作原理,而且通过了解每种技术的实际操作与实用细节,可以在应用过程中避免常犯的错误,不断改进仪器操作的正确性、测量数据的准确性、重复测量的精确性。

本书作为进入颗粒表征技术领域的引荐读物,除了汇集了作者经年累积的丰富知识与资料外,还引用了上千篇中外文献。这些跨越两个多世纪(1809—2021)的文献,除了与该技术的最初发明有关的以及里程碑式的重要论文,还有大量与这些技术的最新动态与发展有关的报道,为有志于进一步探索发展颗粒表征技术、成为承前启后新一代的颗粒人提供一些可借鉴的方向与途径。

 作者简介

【好书推荐】《颗粒表征的光学技术及应用》

本书作者   许人良

作者专业背在过去半个世纪里,作者许人良在德拜的关门弟子朱鹏年与当代荧光胶体化学大师魏尼克的教诲指导下,除了进行高分子物理与胶体化学的研究,还从搭建全角度动静态光散射仪器为起点,涉足纳秒级相关器、米氏理论的收敛分析、拉普拉斯转换的技术探讨、光导纤维频移器等颗粒表征的多个领域,发明了从电泳光散射测量中剥离布朗运动以得到真实表面电荷分布曲线的方法以及颗粒表征方面的数个专利,填补了颗粒在水中的德拜长度与水化层厚度之间关系的实验验证空白,其中的一些论文几十年来一直在不断地被引用。进入美国首台动态光散射仪器生产公司后,作者曾先后在全球三家主要颗粒表征仪器公司内担任技术、商务、管理的各类主要职务,对多种仪器的设计、试验、投产、应用有第一手感性认识与全方位了解;作者并在过去近30年中,参与制定了多项颗粒表征技术的国际标准、美国国家标准以及中国国家标准,时刻关注着这一领域的最新发展。

目录预览

第1章 颗粒体系与颗粒表征 / 001
1.1 颗粒与颗粒体系 / 001
1.2 样品制备 / 006
1.3 颗粒测量数据及其统计分析 / 018

参考文献 / 032

第2章 光散射的理论背景 / 035
2.1 光散射现象与技术 / 035
2.2 光散射理论要点 / 039
2.3 其他光学技术 / 059
参考文献 / 069

第3章 光学计数法 / 081
3.1 引言 / 081
3.2 仪器构造 / 083
3.3 测量结果与数据分析 / 098
参考文献 / 108

第4章 激光粒度法 / 113
4.1 引言 / 113
4.2 仪器 / 121
4.3 数据采集与分析 / 141
4.4 测量精确度与准确性 / 153
参考文献 / 161

第5章 光学图像分析法 / 169
5.1 引言 / 169
5.2 图像获取 / 171
5.3 图像分析 / 181
5.4 颗粒形状表征 / 187
5.5 仪器设置、校准与验证 / 193
参考文献 / 196

第6章 颗粒跟踪分析法 / 199
6.1 引言 / 199
6.2 仪器与测量参数 / 200
6.3 样品与数据 / 208
6.4 颗粒跟踪分析法的其他考虑因素 / 217
参考文献 / 219

第7章 动态光散射法 / 221
7.1 引言 / 221
7.2 仪器组成 / 223
7.3 数据分析 / 241
7.4 测量浓悬浮液 / 263
参考文献 / 269

第8章 电泳光散射法 / 281
8.1 引言 / 281
8.2 zeta电位与电泳迁移率 / 282
8.3 电泳光散射仪器 / 289
8.4 数据分析 / 306
8.5 相位分析光散射 / 315
参考文献 / 317

第9章 颗粒表征的标准化 / 323
9.1 文本标准 / 324
9.2 标准物质、参考物质与标准样品 / 332
9.3 标准化组织 / 345
参考文献 / 349

第10章 其他颗粒表征技术概述 / 351
10.1 电阻法:计数与粒度 / 351
10.2 沉降法:粒度 / 358
10.3 筛分法:分级与粒度 / 361
10.4 色谱方法:分离与粒度 / 363
10.5 超声分析 / 366
10.6 气体物理吸附:粉体表面积与孔径 / 370
10.7 压汞法:孔径分析 / 374
10.8 空气渗透法:平均粒度 / 375
10.9 毛细管流动孔径分析法:通孔孔径 / 375
10.10 气体置换比重测定法:密度 / 377
10.11 核磁共振技术 / 378
10.12 流动电位测量:zeta电位 / 379
10.13 共振质量测量:计数与粒度 / 380
10.14 亚微米气溶胶测定:计数与粒度 / 381
10.15 颗粒表征技术小结 / 381
参考文献 / 382
附录1 符号 / 392
附录2 Mie理论的球散射函数 / 395
附录3 常用液体的物理常数 / 397
附录4 常用分散剂 / 402
附录5 用于分散一些粉体材料的液体与分散剂 / 404

来源于:仪器信息网

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颗粒业内有句行话:万物皆颗粒。鸟瞰各行各业,还真难找得到一个不与颗粒打交道的领域。甚至表面上看起来与颗粒毫无关系的行业,人们其实也一直在与颗粒材料打交道。例如,编程码工使用的键盘是用塑料颗粒材料制成的,显示器的荧光粉本身就是颗粒;再如,音乐作曲者使用的纸张、笔墨也都与颗粒有关。

几乎所有材料,从原料到成品,总有一个阶段处于颗粒态。由于颗粒材料的多样性与多分散性,人们甚至将颗粒称为物质的第五态, 颗粒材料的物理特性表征也具有与其他化学分析、物理测量不同的独特性。

颗粒与材料品质紧密相关。例如,巧克力的颗粒度需要与味蕾之间的距离吻合,可口可乐中风味液滴的密度必须与水一致,牙膏中碳酸钙的硬度与颗粒度要适当,定时释放肥料颗粒的大小与溶解度有一定的规格等。

如何表征颗粒?

技术概貌:颗粒表征技术成百上千,仅粒径测量就曾有400多种。现在仍在普遍使用的表征颗粒粒度、数量、表面特性、内部孔径的技术就有十几种。这些技术有着相当广泛的日常应用,例如新材料的研发过程、生产过程的质量控制、或商业贸易上下家的衡量指标等。仅在中国,每年新安装的各类颗粒表征仪器据估计当在数千台甚至上万台。

不足:颗粒表征作为对各行各业如此重要的领域,现有的高等教育却很少涉及,甚至专门教授与这些技术有关基础知识的研究生课程也不太多见,集中论述这些技术的中文书籍更是少之又少。

现状:这一实践与教育的脱节,造成了很多在工作中涉及颗粒表征的工作者不完备的专业知识体系与错误的应用实践,例如在用动态光散射测量纳米颗粒粒径或用电泳光散射测量颗粒表面电位时,用纯净水进行样品稀释,或者在激光粒度法测量颗粒粒度时,用高压气体分散药物晶体。

颗粒材料领域专著出版

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为了填补上述空白,为广大颗粒表征技术使用者提供普及版读物,作者精心挑选了当今应用最广的六种颗粒表征技术,从历史起源、物理原理、数学基础、仪器构造、操作要点、数据处理阐释等方面对这些技术做了全面的介绍。

这六种方法分别是光学计数法、激光粒度法、光学图像分析法、颗粒跟踪分析法、动态光散射法、电泳光散射法,它们都与光与和颗粒之间的作用有关。

对光与和颗粒作用的系统研究始于1936年化学诺贝尔奖获得者彼得•德拜(数学家大卫•希尔伯特的学生阿诺尔德•索末菲的第一位博士生)1908年的博士论文。

作为这些技术的铺垫知识与辅助资料,颗粒表征中的样品准备、基本数据统计知识、光散射在颗粒表征中的基本原理、几乎所有其他常用的颗粒表征技术,以及这些技术的标准化现状,也特别另立章节介绍。

这是一本别无二版的、系统介绍当代颗粒表征技术的专著。

本书可供欲了解与掌握当代颗粒表征技术的教师、本科生、研究生、科学家、技术专家、仪器操作人员阅读与学习参考,为他们提供坚实的颗粒表征理论基础与丰富的实践参考。

读者不但可以从中学习这些技术的物理基础以及仪器工作原理,而且通过了解每种技术的实际操作与实用细节,可以在应用过程中避免常犯的错误,不断改进仪器操作的正确性、测量数据的准确性、重复测量的精确性。

本书作为进入颗粒表征技术领域的引荐读物,除了汇集了作者经年累积的丰富知识与资料外,还引用了上千篇中外文献。这些跨越两个多世纪(1809—2021)的文献,除了与该技术的最初发明有关的以及里程碑式的重要论文,还有大量与这些技术的最新动态与发展有关的报道,为有志于进一步探索发展颗粒表征技术、成为承前启后新一代的颗粒人提供一些可借鉴的方向与途径。

 作者简介

【好书推荐】《颗粒表征的光学技术及应用》

本书作者   许人良

作者专业背在过去半个世纪里,作者许人良在德拜的关门弟子朱鹏年与当代荧光胶体化学大师魏尼克的教诲指导下,除了进行高分子物理与胶体化学的研究,还从搭建全角度动静态光散射仪器为起点,涉足纳秒级相关器、米氏理论的收敛分析、拉普拉斯转换的技术探讨、光导纤维频移器等颗粒表征的多个领域,发明了从电泳光散射测量中剥离布朗运动以得到真实表面电荷分布曲线的方法以及颗粒表征方面的数个专利,填补了颗粒在水中的德拜长度与水化层厚度之间关系的实验验证空白,其中的一些论文几十年来一直在不断地被引用。进入美国首台动态光散射仪器生产公司后,作者曾先后在全球三家主要颗粒表征仪器公司内担任技术、商务、管理的各类主要职务,对多种仪器的设计、试验、投产、应用有第一手感性认识与全方位了解;作者并在过去近30年中,参与制定了多项颗粒表征技术的国际标准、美国国家标准以及中国国家标准,时刻关注着这一领域的最新发展。

目录预览

第1章 颗粒体系与颗粒表征 / 001
1.1 颗粒与颗粒体系 / 001
1.2 样品制备 / 006
1.3 颗粒测量数据及其统计分析 / 018

参考文献 / 032

第2章 光散射的理论背景 / 035
2.1 光散射现象与技术 / 035
2.2 光散射理论要点 / 039
2.3 其他光学技术 / 059
参考文献 / 069

第3章 光学计数法 / 081
3.1 引言 / 081
3.2 仪器构造 / 083
3.3 测量结果与数据分析 / 098
参考文献 / 108

第4章 激光粒度法 / 113
4.1 引言 / 113
4.2 仪器 / 121
4.3 数据采集与分析 / 141
4.4 测量精确度与准确性 / 153
参考文献 / 161

第5章 光学图像分析法 / 169
5.1 引言 / 169
5.2 图像获取 / 171
5.3 图像分析 / 181
5.4 颗粒形状表征 / 187
5.5 仪器设置、校准与验证 / 193
参考文献 / 196

第6章 颗粒跟踪分析法 / 199
6.1 引言 / 199
6.2 仪器与测量参数 / 200
6.3 样品与数据 / 208
6.4 颗粒跟踪分析法的其他考虑因素 / 217
参考文献 / 219

第7章 动态光散射法 / 221
7.1 引言 / 221
7.2 仪器组成 / 223
7.3 数据分析 / 241
7.4 测量浓悬浮液 / 263
参考文献 / 269

第8章 电泳光散射法 / 281
8.1 引言 / 281
8.2 zeta电位与电泳迁移率 / 282
8.3 电泳光散射仪器 / 289
8.4 数据分析 / 306
8.5 相位分析光散射 / 315
参考文献 / 317

第9章 颗粒表征的标准化 / 323
9.1 文本标准 / 324
9.2 标准物质、参考物质与标准样品 / 332
9.3 标准化组织 / 345
参考文献 / 349

第10章 其他颗粒表征技术概述 / 351
10.1 电阻法:计数与粒度 / 351
10.2 沉降法:粒度 / 358
10.3 筛分法:分级与粒度 / 361
10.4 色谱方法:分离与粒度 / 363
10.5 超声分析 / 366
10.6 气体物理吸附:粉体表面积与孔径 / 370
10.7 压汞法:孔径分析 / 374
10.8 空气渗透法:平均粒度 / 375
10.9 毛细管流动孔径分析法:通孔孔径 / 375
10.10 气体置换比重测定法:密度 / 377
10.11 核磁共振技术 / 378
10.12 流动电位测量:zeta电位 / 379
10.13 共振质量测量:计数与粒度 / 380
10.14 亚微米气溶胶测定:计数与粒度 / 381
10.15 颗粒表征技术小结 / 381
参考文献 / 382
附录1 符号 / 392
附录2 Mie理论的球散射函数 / 395
附录3 常用液体的物理常数 / 397
附录4 常用分散剂 / 402
附录5 用于分散一些粉体材料的液体与分散剂 / 404