激光在线粒度仪

p style=" text-indent: 2em " 在线激光粒度分析仪由一般由采样系统、物料稀释系统及激光测量系统三大部分组成。其与常规离线的激光粒度粒度分析的区别主要在于采样和稀释不同。 /p p style=" text-indent: 2em " 采样系统： /p p style=" text-indent: 2em " 水和浆料会同时流过取样阀两条管道，管道一接着粒度测量系统，管道二是生产线的旁路。当系统发出采样信号时，取样阀会旋转180度，从管道二取出一部分样品进入了管道一，被输送到下一个部件–稀释器。为保证取样的代表性，每次采样阀动作5次，即采5个2.5ml的样品，再进行稀释测量。 /p p style=" text-indent: 2em " 稀释系统： /p p style=" text-indent: 2em " 结合使用预稀释器和级联稀释器。预稀释器是一个装有气动搅拌器以及用于控制稀释状态的液位传感器的容器。浆料样品自动地注入预稀释罐进行第一步的稀释，样品通过罐内的搅拌器自动混合，高低位传感器自动地控制预稀释罐的填充和清空。级联稀释器以同轴文氏管为基础，没有运动部件，可以同时稀释和同时分散。联稀释器的设计使用了流体力学模型软件。每个文氏管的动力来自于外部的供水，当通过文氏管区域的时候流体的速度增加。能加入额外的文氏管来增加稀释率。两个稀释仪均可进行自我清理，以便最大限度地减少任何应用中的稀释液用量。级联稀释器内部的文氏管喷更有效分散颗粒使测量数据准确可靠，防止稀释休克。 /p p style=" text-indent: 2em " 激光粒度仪的测量基本原理是：当粒子流通过光学测量池时探测器收集特定时刻特定范围内的散射光，通过大量的扫描并对结果取平均值，得到具有代表性的散射模式。根据Mie理论，光碰到圆形的粒子时发生散射，如果知道粒径和粒子的光学特性，如折光率和吸光度，就能够精确地预测光的散射模式。每种尺寸的离子具有它自身的特征散射模式，就象指纹一 /p p style=" text-indent: 2em " 样，没有一个是重复的。从这一理论反推，确定一系列粒子的散射模式，就可以得到这个系列的粒径及各种粒子所占比例，即粒度分布。 /p p style=" text-indent: 2em " 在线激光粒度仪具有如下的性能特点： /p p style=" text-indent: 2em " 1.能给出极为详尽的粒度分布数据。包括粒度分布表、粒度分布曲线、中位径、平均粒径、边界粒径（能根据用户需求界定粒度分布范围）。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.测量范围大,能覆盖的整个粒度范围。在一个量程内就能测量小至亚微米(约0.1 μ m)，大至数百微米的粉体粒度。 /p p style=" text-indent: 2em " 3.测量速度快。测量一个样品只需3分钟左右,相当快捷。操作方便。现场安装完毕后，可在计算机上进行远程操作。 /p p style=" text-indent: 2em " 在线激光粒度仪可实现实时监测产品的粒度，具有操作简单、快速、准确的特点，在浆料性质变化不大的条件下，在线分析数据趋势比较平稳，分析稳定性较好。数据分析具有一定的代表性。随着工业生产对粒度检测实时性和速度的要求越来越高，在线激光粒度仪的研究和应用也日益广泛。 /p p style=" text-indent: 2em " 关于在线的粒度检测标准，冶金行业已有YB/T 4605-2017《烧结矿在线自动采样、制样、粒度分析及转鼓强度测定》和YB/T 4547-2016《焦炭在线自动采样、制样、粒度分析及机械强度测定技术规范》，但所用的方法都为筛分法。在线激光散射/衍射法相关粒度检测尚无国家及行业标准出台。另外，值得一提的是，烟台德信仪表有限公司有企业标准Q/0600YDX 001-2017 《在线粒度分析仪》出台。 /p

激光粒度分析仪在色釉料中的应用 色釉料是陶瓷制品的&ldquo 行头&rdquo ，直接关系到陶瓷产品的&ldquo 卖相&rdquo 。随着我国陶瓷产品产量和质量的迅速提高，色釉料行业在最近10多年也迅速发展壮大，现已成为陶瓷产业的重要分支。从形貌上看，色釉料是一种粉体，其粒度分布直接影响呈色特征和呈色强度，必须准确测定并加以严格控制。目前最先进的测试仪器是激光粒度分析仪，由于其具有测量范围宽、重复性好、速度快、操作容易等显著优点，非常适合色釉料行业的使用。 激光粒度仪是根据颗粒能使激光产生散射这一物理现象测试粒度分布的。由于激光具有很好的单色性和极强的方向性，所以一束平行的激光在没有阻碍的无限空间中将会照射到无限远的地方，并且在传播过程中很少有发散的现象。激光粒度仪的原理和结构决定了其的性能特点：1、能给出详尽的粒度分布数据，这些数据对确定色釉料颗粒的平均大小、均匀性、配料是非常有用的。2、测量范围大，能覆盖色釉料的整个粒度范围。3、测量速度快。4、重复性好、操作方便。总体来说，激光粒度仪是迄今为止最适合色釉料行业使用的粒度测试仪器。 济南微纳颗粒仪器股份有限公司是一家专注颗粒测试的企业，研究颗粒检测技术已有30多年的历史。对于陶瓷行业的检测提供了完善的服务。以坚实的质量与优质的服务实践着。在陶瓷行业受到广大客户们的一致好评。微纳在以永不停歇的脚步与客户共创美好未来。 ---------------中国颗粒测试技术的领航者--------------- 济南微纳颗粒仪器股份有限公司是专门研发、生产、销售颗粒测试相关仪器设备的高科技企业。主要产品激光粒度仪，粒度仪，粒度分析仪，激光粒度分析仪，纳米激光粒度仪，颗粒图像分析仪，喷雾激光粒度仪等。 销售热线：0531-88873312 公司网站：http://www.jnwinner.com 联系地址：济南市高新区大学科技园北区F座东二单元

1. 什么是光散射现象？光线通过不均一环境时，发生的部分光线改变了传播方向的现象被称作光散射，这部分改变了传播方向的光称作散射光。宏观上，从阳光被大气中空气分子和液滴散射而来的蓝天和红霞到被水分子散射的蔚蓝色海洋，光散射现象本质都是光与物质的相互作用。2. 颗粒与光的相互作用微观上，当一束光照在颗粒上，除部分光发生了散射，还有部分发生了反射、折射和吸收，对于少数特别的物质还可能产生荧光、磷光等。当入射光为具有相干性的单色光时，这些散射光相干后形成了特定的衍射图样，米氏散射理论是对此现象的科学表述。如果颗粒是球形，在入射光垂直的平面上观察到称为艾里斑的衍射图样。颗粒散射激光形成艾里斑3. 激光粒度仪原理-光散射的空间分布探测分析艾里斑与光能分布曲线当我们观察不同尺寸的颗粒形成的艾里斑时，会发现颗粒的尺寸大小与中间的明亮区域大小一般成反相关。现代的激光粒度仪设计中，通过在垂直入射光的平面距中心点不同角度处依次放置光电检测器进行粒子在空间中的光能分布进行探测，将采集到的光能通过相关米氏散射理论反演计算，就可以得出待分析颗粒的尺寸了。这种以空间角度光能分布的测量分析样品颗粒分散粒径的仪器即是静态光散射激光粒度仪，由于测试范围宽、测试简便、数据重现性好等优点，该方法仪器使用最广泛，通常被简称为激光粒度仪。根据激光波长（可见光激光波长在几百纳米）和颗粒尺寸的关系有以下三种情况：a) 当颗粒尺寸远大于激光波长时，艾里斑中心尺寸与颗粒尺寸的关系符合米氏散射理论在此种情况下的近似解，即夫琅和费衍射理论，老式激光粒度仪亦可以通过夫琅和费衍射理论快速准确地计算粒径分布。b) 当颗粒尺寸与激光波长接近时，颗粒的折射、透射和反射光线会较明显地与散射光线叠加，可能表现出艾里斑的反常规变化，此时的散射光能分布符合考虑到这些影响的米氏散射理论规则。通过准确的设定被检测颗粒的折射率和吸收率参数，由米氏散射理论对空间光能分布进行反演计算即可得出准确的粒径分布。c) 当颗粒尺寸远小于激光波长时，颗粒散射光在空间中的分布呈接近均匀的状态（称作瑞利散射），且随粒径变化不明显，使得传统的空间角度分布测量的激光粒度仪不再适用。总的来说，激光粒度仪一般最适于亚微米至毫米级颗粒的分析。静态光散射原理Topsizer Plus激光粒度分析仪Topsizer Plus激光粒度仪的测试范围达0.01-3600μm，根据所搭配附件的不同，既可测量在液体中分散的样品，也可测量须在气体中分散的粉体材料。4. 纳米粒度仪原理-光散射的时域涨落探测（动态光散射）分析 对于小于激光波长的悬浮体系纳米颗粒的测量，一般通过对一定区域中测量纳米颗粒的不定向地布朗运动速率来表征，动态光散射技术被用于此时的布朗运动速率评价，即通过散射光能涨落快慢的测量来计算。颗粒越小，颗粒在介质中的布朗运动速率越快，仪器监测的小区域中颗粒散射光光强的涨落变化也越快。然而，当颗粒大至微米极后，颗粒的布朗运动速率显著降低，同时重力导致的颗粒沉降和容器中介质的紊流导致的颗粒对流运动等均变得无法忽视，限制了该粒径测试方法的上限。基于以上原因，动态光散射的纳米粒度仪适宜测试零点几个纳米至几个微米的颗粒。5.Zeta电位仪原理-电泳中颗粒光散射的相位探测分析纳米颗粒大多有较活泼的电化学特性，纳米颗粒在介质中滑动平面所带的电位被称为Zeta电位。当在样品上加载电场后，带电颗粒被驱动做定向地电泳运动，运动速度与其Zeta电位的高低和正负有关。与测量布朗运动类似，纳米粒度仪可以测量电场中带电颗粒的电泳运动速度表征颗粒的带电特性。通常Zeta电位的绝对值越高，体系内颗粒互相排斥，更倾向与稳定的分散。由于大颗粒带电更多，电泳光散射方法适合测量2nm-100um范围内的颗粒Zeta电位。NS-90Z 纳米粒度及电位分析仪NS-90Z 纳米粒度及电位分析仪在一个紧凑型装置仪器中集成了三种技术进行液相环境颗粒表征，包括：利用动态光散射测量纳米粒径，利用电泳光散射测量Zeta电位，利用静态光散射测量分子量。6. 如何根据应用需求选择合适的仪器为了区分两种光散射粒度仪，激光粒度仪有时候又被称作静态光散射粒度仪，而纳米粒度仪有时候也被称作动态光散射粒度仪。需要说明的是，由于这两类粒度仪测量的是颗粒的散射光，而非对颗粒成像。如果多个颗粒互相沾粘在一起通过检测区间时，会被当作一个更大的颗粒看待。因此这两种光散射粒度仪分析结果都反映的是颗粒的分散粒径，即当颗粒不完全分散于水、有机介质或空气中而形成团聚、粘连、絮凝体时，它们测量的结果是不完全分散的聚集颗粒的粒径。综上所述，在选购粒度分析仪时，基于测量的原理宜根据以下要点进行取舍：a) 样品的整体颗粒尺寸。根据具体质量分析需要选择对所测量尺寸变化更灵敏的技术。通常情况下，激光粒度仪适宜亚微米到几个毫米范围内的粒径分析；纳米粒度仪适宜全纳米亚微米尺寸的粒径分析，这两种技术测试能力在亚微米附近有所重叠。颗粒的尺寸动态光散射NS-90Z纳米粒度仪测试胶体金颗粒直径，Z-average 34.15nmb) 样品的颗粒离散程度。一般情况下两种仪器对于单分散和窄分布的颗粒粒径测试都是可以轻易满足的。对于颗粒分布较宽，即离散度高/颗粒中大小尺寸粒子差异较大的样品，可以根据质量评价的需求选择合适的仪器，例如要对纳米钙的分散性能进行评价，关注其微米级团聚颗粒的含量与纳米颗粒的含量比例，有些工艺不良的情况下团聚的颗粒可能达到十微米的量级，激光粒度仪对这部分尺寸和含量的评价真实性更高一些。如果需要对纳米钙的沉淀工艺进行优化，则需要关注的是未团聚前的一般为几十纳米的原生颗粒，可以通过将团聚大颗粒过滤或离心沉淀后，用纳米粒度仪测试，结果可能具有更好的指导性，当然条件允许的情况下也可以选用沉淀浆料直接测量分析。有些时候样品中有少量几微米的大颗粒，如果只是定性判断，纳米粒度仪对这部分颗粒产生的光能更敏感，如果需要定量分析，则激光粒度仪的真实性更高。对于跨越纳米和微米的样品，我们经常需要合适的进行样品前处理，根据质量目标选用最佳质控性能的仪器。颗粒的离散程度静态光散射法Topsizer激光粒度仪测试两个不同配方工艺的疫苗制剂动态光散射NS-90Z纳米粒度仪测试疫苗制剂直径激光粒度仪测试结果和下图和纳米粒度仪的结果是来自同一个样品，从分布图和数据重现程度上看，1um以下，纳米粒度仪分辨能力优于激光粒度仪；1um以上颗粒的量的测试，激光粒度仪测试重现性优于纳米粒度仪；同时对于这样的少量较大颗粒，动态光散射纳米粒度仪在技术上更敏感（测试的光能数据百分比更高）。在此案例的测试仪器选择时，最好根据质控目标来进行，例如需要控制制剂中大颗粒含量批次之间的一致性可以选用激光粒度仪；如果是控制制剂纳米颗粒的尺寸，或要优化工艺避免微米极颗粒的存在，则选用动态光散射纳米粒度仪更适合。c) 测试样品的状态。激光粒度仪适合粉末、乳液、浆料、雾滴、气溶胶等多种颗粒的测试，纳米粒度仪适宜胶体、乳液、蛋白/核酸/聚合物大分子等液相样品的测试。通常激光粒度仪在样品浓度较低的状态下测试，对于颗粒物含量较高的样品及粉末，需要在测试介质中稀释并分散后测试。对于在低浓度下容易团聚或凝集的样品，通常使用内置或外置超声辅助将颗粒分散，分散剂和稳定剂的使用往往能帮助我们更好的分离松散团聚的颗粒并避免颗粒再次团聚。纳米粒度仪允许的样品浓度范围相对比较广，多数样品皆可在原生状态下测试。对于稀释可能产生不稳定的样品，如果测试尺寸在两者都许可的范围内，优先推荐使用纳米粒度仪，通常他的测试许可浓度范围更广得多。如果颗粒测试不稳定，通常需要根据颗粒在介质体系的状况，例如是否微溶，是否亲和，静电力相互作用等，进行测试方法的开发，例如，通过在介质中加入一定的助剂/分散剂/稳定剂或改变介质的类别或采用饱和溶液加样法等，使得颗粒不易发生聚集且保持稳定，大多数情况下也是可以准确评价样品粒径信息的。当然，在对颗粒进行分散的同时，宜根据质量分析的目的进行恰当的分散，过度的分散有时候可能会得到更小的直径或更好重现性的数据，但不一定能很好地指导产品质量。例如对脂质体的样品，超声可能破坏颗粒结构，使得粒径测试结果失去质控意义。d) 制剂稳定性相关的表征。颗粒制剂的稳定性与颗粒的尺寸、表面电位、空间位阻、介质体系等有关。一般来说，颗粒分散粒径越细越不容易沉降，因此颗粒间的相互作用和团聚特性是对制剂稳定性考察的重要一环。当颗粒体系不稳定时，则需要选用颗粒聚集/分散状态粒径测量相适宜的仪器。此外，选用带电位测量的纳米粒度仪可以分析从几个纳米到100um的颗粒的表面Zeta电位，是评估颗粒体系的稳定性及优化制剂配方、pH值等工艺条件的有力工具。颗粒的分散状态e) 颗粒的综合表征。颗粒的理化性质与多种因素有关，任何表征方法都是对颗粒的某一方面的特性进行的测试分析，要准确且更系统地把控颗粒产品的应用质量，可以将多种分析方法的结果进行综合分析，也可以辅助解答某一方法在测试中出现的一些不确定疑问。例如结合图像仪了解激光粒度仪测试时样品分散是否充分，结合粒径、电位、第二维利系数等的分析综合判断蛋白制剂不稳定的可能原因等。

从事粒度测试研发工作近二十年，对激光粒度仪充满了感情，与其说是对事业的追求，不如说是一种情怀，那是探索的情怀，是提升与超越的情怀！2002年我参加工作时，我们的激光粒度测试技术同欧美相距甚远，那时我就梦想有朝一日赶上和超过他们，这个梦想使我找到了不断钻研和探索的动力。经过多年的努力，百特激光粒度仪得到了飞跃发展，获得了7项发明专利，22项实用新型专利，9项著作权，并参与起草了5项国家标准。特别是在光学系统和数据处理方面，百特激光粒度仪的创新技术已居于世界领先地位。光学系统是激光粒度仪的基础，它决定了仪器测量范围和测量精度。目前，国际先进的激光粒度仪的测量范围已经涵盖纳米到毫米范围，而百特自主研发的双镜头激光粒度仪、正反傅里叶结合光学系统激光粒度仪，散射光探测角度几乎达到了0-180°，测量范围同样涵盖了纳米到毫米的广阔范围，并且重复性精度甚至达到了0.1%，这就是百特独创的光学系统的神奇效果。要实现激光粒度测试中大角度散射光的接收，首先要解决激光在水中全反射角的限制。国外激光粒度仪普遍采用双光源方式来突破这个限制，但双光源存在波长不同、折射率不同、功率不一致、数据连接点凸起等问题，影响测量结果。而百特另辟蹊径，采用单一光源的双镜头和正反傅里叶结合光学系统，这种系统获得的散射信号是连续的，基准是一致的，折射率是唯一的，而探测角度却与双光束光学系统有相同的效果，因此百特光学系统优于双光束系统，是被理论和实践反复证明了的。 对激光粒度仪而言，光学系统好比人体的肌肉，而以Mie散射理论为基础的反演算法则像人体的中枢神经，它对激光粒度仪的内在性能——准确性、重复性和分辨力——有着直接的影响。由于反演算法首先对高阶病态矩阵求解，而病态矩阵求解是令数学家都头疼的难题，稍不留神就可能得出千奇百怪的结果，正所谓“差之毫厘谬以千里”。就是这项技术，我和我的研发团队用了十几年的时间，费尽了“洪荒之力”，终于在非负最小二乘法基础上找到了全局优化、大角度差分、智能降噪和自由拟合的合理方法，保证了百特激光粒度仪的准确性、重复性和分辨力全面超过进口品牌。我始终有一个情怀，那就是中国的激光粒度仪要达到甚至超越国际先进水平。通过多年努力研究，现在我们可以骄傲地说，以百特为代表的中国的激光粒度测试技术已经达世界先进水平，我和我的同事为此感到自豪和骄傲。我们当然不会满足，还要激情满怀地在提升激光粒度仪的道路上继续前行。

2018年11月11日，丹东百特研发中心副主任周晓东与国际市场经理孙文哲，带着首台套销往海外的BT-0nline1在线激光粒度仪，踏上了飞往捷克共和国的飞机，开启了百特在线激光粒度仪海外首秀之旅。百特在线激光粒度仪在国内水泥、碳素、氧化铝、硅微粉领域已经有几十台成功的应用案例。由于采用了双气幕技术和独特的连续取样技术，使该仪器的连续免维护运行时间超过了180天，大大超过了国际同类产品水平，引起了国际水泥巨头拉法基的注意。在代理商和工厂工人的密切配合下，百特在线仪器在拉法基捷克水泥厂安装调试与培训工作按计划进行，仅用2天时间，整套设备的安装调试就顺利的完成了。欧洲用户对百特在线激光粒度仪精良的制作工艺倍加赞赏，同时，欧洲用户严谨细密的工作作风和认真负责的敬业精神也给百特工程师留下深刻印象。14日下午，在轰鸣的水泥磨机启动的声响中，百特首台远销海外安装的在线仪器正式运行。经过一个夜班的连续取样和测试，漂亮的曲线在时间的推动下呈现在实验室的监测屏幕上，客户生产工艺的调整和检测设备工作状态的变化，都充分体现在在线仪器的测试结果中。拉法基捷克水泥厂的技术高管和工程师们经过数据的对比后，对百特的在线仪器的测试精度与效果称赞不已，他们甚至惊讶的问道：“这是中国制造吗？这是德国制造的吧！”。此时此刻，作为百特在线仪器的项目负责人周晓东先生的内心充满了喜悦和自豪——为百特创新成果得到用户肯定而喜悦，这为中国产品得到用户认可而骄傲与自豪。16日，百特工程师在实验室和现场分别对拉法基工厂工程师进行了培训，讲解了仪器的操作流程、使用及维护方法等内容。经过几天的工作，圆满完成了此次海外安装调试培训任务。作为百特在线激光粒度仪在世界知名水泥企业成功运行的见证者，我们感慨良多：百特在线仪器首次走出国门，开启了参与国际竞争的征程，这是希望的征程；百特在线仪器在捷克被客户赋予了“德国制造”的美誉，这是百特实力的象征；百特在线仪器在国内外粉体生产线上发挥着“眼睛和大脑”的作用，这是百特为世界粉体行业的贡献。百特人坚信，不断创新，不断进步，还会有更多的百特产品在海外安家。本文作者：百特国际市场经理 孙文哲

p style=" text-indent: 2em " 本文简述了作者团队近几年已经完成的部分研究成果或已经发现而正在解决的激光粒度仪的理论和技术问题。用户了解这些内容对正确认识和更好利用粒度仪器及其输出的测试结果会有所裨益。 /p p style=" text-indent: 2em " 1 爱里斑的反常变化（Anomalous Change of Airy disk，简称ACAD ）对及其对激光粒度测量的影响 /p p style=" text-indent: 2em " 前文已经叙述过，激光粒度仪是建立在“颗粒越大，散射光斑（爱里斑）越小”这一物理现象之上的。这一现象使得爱里斑的尺寸与颗粒大小呈现一一对应关系。而作者团队的研究成果（参见论文：L. Pan, F. Zhang, et al. Anomalous change of Airy disk with changing size of spherical particles [J]. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 2016,170: 83-89）表明，这种物理现象对吸收性颗粒来说，或者透明颗粒从粒径变化的大尺度上看是正确的。但如果颗粒是透明的，那么从某些较小的粒径区间看，有时会出现相反的情况，即：颗粒越大，爱里斑也越大。我们把这种现象称作爱里斑的反常变化（英文简称“ACAD”）。 /p p style=" text-indent: 2em " 下图是基于Mie散射理论，用数值计算的方法绘制的散射光斑模拟图，形象地显示出光斑大小的变化。这里假定颗粒分散在折射率为1.33的水介质中，照明光波长0.633微米。先看第一行，颗粒折射率取1.59，故相对折射率为1.20。从（a1）到（a4），颗粒直径分别为2.88μm, 3.28μm, 5.30μm, 6.06μm，逐步增大；对应的散射光斑角半径（从亮斑中心到第一个暗环的角距离）分别为8.09° ，13.06° ，5.08° ，7.90° ，时大时小。粒径从2.88μm增大到3.28μm,时，爱里斑尺寸则从8.09° 增大到13.06° ，属于反常变化；粒径从5.30μm增大到, 6.06μm，爱里斑尺寸从5.08° 增大到7.90° ,也属于反常变化。图7中的（b1）到（b4）是m 为1.1，颗粒直径分别为5.91μm，6.82μm，10.90μm，11.81μm对应的散射光斑，角半径分别为4.24° ，7.02° ，2.61° ，4.35° ，也是振荡减小的。 /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/3ad14d66-db52-460b-b9e1-ba3ee2c52995.jpg" title=" 1.jpg" / /p p br/ /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " strong & nbsp 爱里斑图像随着粒径增大而变化 /strong /p p style=" text-indent: 2em " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/4f396c68-da7c-44fd-8227-d1b3f65bcafc.jpg" title=" 2.png" / /p p style=" text-indent: 2em " 图中红色曲线是根据Fraunhofer衍射理论得到的爱里斑尺寸随无因次参量的变化，它是一条单调下降的曲线。蓝色曲线是根据Mie理论计算的透明颗粒的爱里斑尺寸变化曲线，可以看出它是振荡的。我们把爱里斑尺寸随粒径的增大而增大的粒径区域，称为“反常区”。图中还表达出折射率实部仍然取1.2，但颗粒有吸收时爱里斑尺寸的变化。可以看出，随着吸收系数的增大，反常现象会逐步消失。在该图所设定的情形中，吸收系数达到0.1时，反常现象即完全消失（绿色曲线）。 /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/9059b5e1-eadd-4451-b427-f6642c42419e.jpg" title=" 3.jpg" / /p p br/ /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " strong & nbsp 爱里斑尺寸随粒径变化曲线 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 凭直觉我们就能想到，反常现象的存在可能导致爱里斑尺寸与颗粒大小不再一一对应，从而使得仪器根据光能分布反演粒度分布产生困难。作者团队进一步的研究表明，爱里斑的振荡随着粒径的增长会反复出现直至永远。其振荡周期会趋近于一个常数。而反常现象对粒度分布反演的困扰主要发生在第一个反常区（参考文献：L. Pan, B. Ge, and F. Zhang. Indetermination of particle sizing by laser diffraction in the anomalous size ranges[J]. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 2017, 199:20-25）。 /p p style=" text-indent: 2em " 作者团队已经推导出第一个反常区的中心粒径（反常区内Mie理论曲线与Fraunhofer曲线的交点）公式为： /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/be81374b-33fc-4075-a312-18647c7e952f.jpg" title=" 4.jpg" / /p p br/ /p p style=" text-indent: 2em " 从上式可以看出，反常现象对任意折射率的透明颗粒都存在。颗粒折射率越大，第一个反常中心的数值就越小。当被测颗粒的粒径分布落在反常区域，即上述公式给出的粒径位置周围时，将出现两个不同的粒度分布对应于相同的光能分布的情况，从而给粒度分布的反演带来不确定或者错误的结果。对此现象，各激光粒度仪厂商各有应对的方法，比如，真理光学的研发团队就在对ACAD现象深入研究的基础上，成功地解决了该现象对粒度测量的困扰，并已应用在真理光学的激光粒度仪产品中。 /p p style=" text-indent: 2em " 2 平行平板测量池带来的全反射盲区 /p p style=" text-indent: 2em " 所谓“全反射”就是当光线从折射率较大的空间（光密媒质）射向折射率较小的空间（光疏媒质）时，如果入射角较大，则光线将全部反射回光密媒质，不能传播到光疏媒质中。在激光粒度仪中，如果用液体分散待测颗粒（称为“湿法测量”），由于光电探测器总是安装在空气中，那么散射光就是从光密媒质向光疏媒质传播。目前市面上流行的激光粒度仪都是用平行平板玻璃作为测量池的窗口，这就会带来全反射的问题。如下图所示，当散射角比较小时，散射光能够穿过平行平板玻璃进入到空气，从而被光电探测器接收。假设分散介质是水（折射率1.33），那么根据折射定律可以算出全反射角为48.57° ，即在入射光垂直于玻璃表面的情况下，当散射角达到该角度时，光线进入空气的折射角等于90° （称为“全反射临界角”）；当散射角继续增大，散射光将全部被玻璃-空气界面反射，回到测量池内，故称全反射。此时没有任何散射光出射到空气中。实际上置于空气中的探测器不可能摆在90° 的方向，常见的最大角为70° 左右，对应于水中的散射角为45° 。所以对前向散射来说，仪器只能接收散射角小于45° 的散射光。45° 到90° 的散射光不能被探测，这个角度范围即为测量盲区。 /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/62269a7f-254a-4c5d-8872-c0062969f795.jpg" title=" 5.jpg" / /p p br/ /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " strong 散射光在平行平板玻璃测量池内的全反射现象示意图 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 对采用平行平板玻璃的测量池，即使设置了后向散射探测器，其后向能接收的最小散射角为135° （=180° -45° ）。就是说45° 到135° 之间是测量盲区。该盲区对应于0.3到0.1微米的颗粒。 /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/51eeae4c-813c-4ec8-90a6-5f99ce16cd00.jpg" title=" 6.jpg" / /p p br/ /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " & nbsp strong 双光束照明的光学结构 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 引入另一束不同波长的照明光（以下称为“辅助照明光”或“辅助光束”），是加强激光粒度仪对亚微米颗粒测量能力的一种手段，如上图所示。一般来说辅助光束应该以较大的倾斜角入射到测量池中，从而使得测量池内大于45° 的散射光也能出射到空气中。例如，辅助光从空气入射到测量池的入射角为43° ，则对应于水中的倾斜角为31° 。该光束被颗粒散射后，逆时针方向最大76° （=31+45）的散射光，相对于水-玻璃界面，入射角也只有45° ，所以能够出射到空气中被探测器接收。另一方面，辅助光一般采用波长较短的蓝光，以扩展测量下限。 /p p style=" text-indent: 2em " 真理光学则采用了梯形玻璃的测量窗口，能够较好地解决全反射对亚微米颗粒测量的影响。下图是真理光学LT3600plus激光粒度仪的结构示意图。该仪器包含了多项创新成果。就激光粒度仪的核心技术之一——光学结构来说，主要有两项：一是用一体化的偏振滤波取代了传统的针孔滤波，使仪器的抗震能力极大地提高，完全避免了针孔滤波所固有的易偏移，难调节的麻烦；二是用独创的改进型梯形窗口取代了传统的平板窗口。本文重点讨论第二点。 /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/fe3173a2-dec7-4250-bf55-92c9a964348d.jpg" title=" 7.jpg" / /p p br/ /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " strong 真理光学LT3600plus的光学结构示意图 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 梯形玻璃测量池的工作原理见下图。在这种结构中，前向的平板玻璃被换成了梯形玻璃，同时在梯形玻璃的平行面与斜面相交的棱上加了一片防串条，并且给超大角探测器设置了遮光格栅。当光轴上方的超大角（大于全反射角）散射光传播到玻璃—空气界面时，正好落在玻璃的斜面上。此时散射光到达斜面的入射角总是小于玻璃-空气界面的全反射角，因此能够出射到空气中，从而解决了平板玻璃结构的全反射问题。必须说明的是，这种梯形结构20多年前就有人提出过。但是这种结构在应用中存在一个麻烦的问题，就是从平面出射的散射光和从斜面出射的散射光在空气中会相互串扰。真理光学通过前述的防串条和遮光格栅，巧妙地解决了串扰问题，故此能把梯形玻璃测量池应用在实际的粒度仪中。该方案用一束照明光解决了全反射盲区问题。下图（第二张）是LT3600Plus仪器对对0.1、0.2、0.4、0.5、1.0微米单分散标准颗粒的测量结果综合。 /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/24748398-5f6f-41b3-9d65-6a2a6dfd5d7b.jpg" title=" 8.jpg" / /p p br/ /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " & nbsp strong 改进的梯形玻璃测量池工作原理图（不包含后向接收） /strong /p p style=" text-indent: 0em " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/0f4aa241-55ef-4927-b1b4-8ff2a4bb20e1.jpg" title=" 9.jpg" / /strong /p p br/ /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong & nbsp LT3600Plus测量各种亚微米颗粒的结果综合 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 3 折射率数据获取的困难及解决之道 /p p style=" text-indent: 2em " 用激光粒度仪测量样品时，需要预先输入样品的折射率。折射率数值如果不对，将导致错误的测量结果。目前一般是通过查找文献资料获得颗粒的折射率数值（粒度仪厂家虽然在仪器软件中也提供了部分物质的折射率数据，但也是从公开的文献中引用过来）。但是在实际操作中，折射率数据的问题，还是会困扰激光粒度仪的使用。主要原因是： /p p style=" text-indent: 2em " （1）有些样品的折射率在公开文献中查不到； /p p style=" text-indent: 2em " （2）有时查到的折射率数据与实际折射率不符。原因是： /p p style=" text-indent: 2em " & nbsp & nbsp & nbsp （2a）物质中的杂质含量会影响折射率的数值。如果待测物质的实际杂质含量与文献提供数据所对应的杂质含量不一致，那么待测物质的实际折射率与文献提供的折射率数值也不一致。 /p p style=" text-indent: 2em " （2b）物质的折射率随照明光的波长变化。激光粒度仪的主光束通常是红光，波长大约633纳米到655纳米。文献提供的折射率数据对应的光波长很少是这个范围的。最常见的折射率是用钠黄光（波长589纳米）测量得到的。因此实际折射率与文献提供的数值可能不一致。 /p p style=" text-indent: 2em " 准确地获得被测颗粒的折射率，成为激光粒度仪应用的重要问题之一。 /p p style=" text-indent: 2em " 在各种解决方法之中，真理光学的研发团队提出了一种利用激光粒度仪测量得到的散射光分布本身计算待测颗粒的折射率的方法（已申请发明专利）。可以自动测定颗粒尺寸远大于光波长情况下颗粒的折射率。 /p p style=" text-indent: 2em " 本方法所依据的基本原理是：当颗粒的尺寸远大于光波长（典型值为10倍以上），且只考虑小角度（通常小于5º ）范围内的光强分布时，散射光分布可以用Fraunhofer衍射理论比较精确地描述。而Fraunhofer衍射理论给出的光能分布与颗粒的折射率无关，只与颗粒尺寸有关；同时在小角范围内，Fraunhofer衍射理论与Mie理论的数值高度吻合，因此我们可以根据散射光在小角范围内的分布和衍射理论确定样品的粒度分布，再利用大角散射光及前面用衍射理论获得的粒度分布，通过简单的迭代算法，计算出颗粒的折射率实部和虚部。 /p p style=" text-indent: 2em " 4 其他问题 /p p style=" text-indent: 2em " 衍射法粒度测量还存在一些其他的值得进一步研究的问题。例如当颗粒浓度很高时，散射光被颗粒多次散射（称为“复散射”）对测量结果的影响，颗粒形状偏离球形是怎样影响测量结果的等等，这些问题都有待研究者们继续探索下去。 /p p style=" text-indent: 2em " 本文中，张福根博士基于自己多年来的研发成果，深入探讨了激光粒度仪存在的几个前沿问题，激光粒度仪的复杂性由此可见一斑，其未来的发展仍然让人期待。不过作为粒度粒型检测分析的重要仪器，有关激光粒度仪的话题不仅是高山流水的学术研究，同时也是日常实验检测中的亲密伙伴，在实际应用中我们应该选择什么样的激光粒度仪呢？下一篇张福根专栏|激光粒度仪选型建议将为你提供参考。 /p p style=" text-indent: 0em text-align: right " （作者：张福根） /p p style=" text-align: left text-indent: 2em " 更多精彩内容尽在 a href=" http://www.instrument.com.cn/zt/YYMMG" target=" _self" title=" " style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 激光粒度仪应用面面观 /span /a 。 br/ /p

p style=" text-indent: 2em " strong 编者按： /strong 如今激光粒度的应用越来越广泛，技术和市场屡有更迭，潮起潮落，物换星移，该如何全方位掌握激光粒度仪的技术和应用发展，如何更好地让激光粒度仪成为我们科研、检测工作中的好战友呢？仪器信息网有幸邀请在中国颗粒学会前理事长，真理光学首席科学家，从事激光粒度仪的研究和开发工作近30年的张福根博士亲自执笔开设专栏，以渊博而丰厚的系列文章，带读者走进激光粒度仪的今时今日。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " strong 激光粒度仪应用导论之原理篇 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 当前，激光粒度仪在颗粒表征中的应用已经非常广泛。测量对象涵盖三种形态的颗粒体系：固体粉末、悬浮液（包括固液、气液和液液等各类二相流体）以及液体雾滴。应用领域则包含了学术研究机构，技术开发部门和生产监控部门。第一台商品化仪器诞生至今已经50年，作者从事该方向的研究和开发也将近30年。尽管如此，由于被测对象——颗粒体系比较抽象，加上激光粒度仪从原理到技术都比较复杂，且自身还存在一些有待完善的问题，作者在为用户服务的过程中，感觉到对激光粒度仪的科学和技术问题作一个既通俗但又不失专业性的介绍，能够帮助读者更好地了解、选择和使用该产品。本系列文章的定位是通俗性的。但为了让部分希望对该技术有深入了解的读者获得更多、更深的有关知识，作者在本文的适当位置增加了“进阶知识”。只想通俗了解激光粒度仪的读者，可以略过这些内容。 /p p style=" text-indent: 2em " 首先应当声明，这里所讲的激光粒度仪是指基于静态光散射原理的粒度测试设备。当前还有一种也是基于光散射原理的粒度仪，并且也是以激光为照明光源，但是称为动态光散射（Dynamic light scattering，简称DLS）粒度仪。前者是根据不同大小的颗粒产生的散射光的空间分布（认为这一分布不随时间变化）来计算颗粒大小，而后者是在一个固定的散射角上测量散射光随时间的变化规律来分析颗粒大小；前者适用于大约0.1微米以粗至数千微米颗粒的测量，而后者适用于1微米以细至1纳米（千分之一微米）颗粒的测量。激光粒度仪在英文中又称为基于激光衍射方法（Laser diffraction method）的粒度分析技术。 /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 【进阶知识1】严格地说，把激光粒度仪的原理说成是“衍射方法”是不准确，甚至带有误导性的。从物理上说，光的衍射和散射是有所区别的。“光的衍射”学说源自光的波动性已经被实验所证实，但是还没从理论上认识到光是一种电磁波这一时期，大约是19世纪上半叶。在更早的时候，人们认为光的行进路线是直线，就像一个不受外力作用的粒子作匀速直线运动那样。这一说法历史上被称为“光的粒子说”。后来人们发现光具有波动形。那个时候人们所知道的波只有水波，所以“衍”字是带水的。“光的衍射”描述的是光波在传播过程中遇到障碍物时，会改变原来的传播方向绕到障碍物后面的现象，故衍射又称做“绕射”。描述衍射现象的理论称为衍射理论。衍射理论在远场（即在远离障碍物的位置观察衍射）的近似表达称为“夫朗和费衍射（Fraunhofer diffraction）”。衍射理论不考虑光场与物质（障碍物）之间的相互作用，只是对这一现象的维像描述，所以是一种近似理论。它只适用于障碍物（“颗粒”就是一种障碍物）远大于光的波长（激光粒度仪所用的光源大多是红光，波长范围0.6至0.7微米），并且散射角的测量范围小于5° 的情形。 /span /p p style=" text-indent: 2em " 麦克斯韦（Maxwell）在19世纪70年代提出电磁波理论后，发现光也是一种电磁波。光的衍射现象本质上是电磁场和障碍物的相互作用引起的。衍射理论是电磁波理论的近似表达。严谨的电磁波理论认为，光在行进中遇到障碍物，与之相互作用而改变了原来的行进方向。一般把这种现象称作光的散射。用电磁波理论能够描述任意大小的物体对光的散射，并且散射光的方向也是任意的。不论是早期还是现在，用激光粒度仪测量颗粒大小时，都假设颗粒是圆球形的。如果再假设颗粒是均匀、各向同性的，那么就能用严格的电磁波理论推导出散射光场的严格解析解（称为“米氏（Mie）散射理论”）。 /p p style=" text-indent: 2em " 现在市面上的激光粒度仪绝大多数都采用Mie散射理论作为物理基础，因此把现在的激光粒度仪所用的物理原理说成是衍射方法是不准确的，甚至会被误认为是早期的建立在衍射理论基础上的仪器。 /p p style=" text-indent: 2em " 世界上第一台商品化激光粒度仪是1968年设计出来的。尽管当时Mie理论已经被提出，但是受限于当时计算机的计算能力，还难以用它快速计算各种粒径颗粒的散射光场的数值。所以当时的激光粒度仪都是用Fraunhofer衍射理论计算散射光场，这也是这种原理被说成激光衍射法的缘由。这种称呼一直延用到现在。不过现在国际上用“光散射方法”这个词的已经逐渐多了起来。 /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/d07b19f0-4c57-4748-9d53-229c65c56d4e.jpg" title=" 图1：颗粒光散射示意图.jpg" / /p p br/ /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " 颗粒光散射示意图 /p p style=" text-indent: 2em " 激光粒度仪是基于这样一种现象：当一束单色的平行光（激光束）照射到一个微小的球形颗粒上时，会产生一个光斑。这个光斑是由一个位于中心的亮斑和围绕亮斑的一系列同心亮环组成的。这样的光斑被称为“爱里斑（Airy disk）”，而中心亮斑的尺寸是用亮斑的中心到第一个暗环（最暗点）的距离计算的，又称为爱里斑的半径。爱里斑的大小和光强度的分布随着颗粒尺寸的变化而变化。一种传统并被业界公认的说法是：颗粒越小，爱里斑越大。因此我们可以根据爱里斑的光强分布确定颗粒的尺寸。当然，在实际操作中，往往有成千上万个颗粒同时处在照明光束中。这时我们测到的散射光场是众多颗粒的散射光相干叠加的结果。 /p p style=" text-indent: 2em " strong & nbsp 编者结： /strong 明了内功心法，下一步自然会渴望于掌握武功招式。本文深入浅出地介绍激光粒度仪的原理，激光粒度仪的结构自然是读者们亟待汲取的“武功招式”。欲得真经，敬请期待张福根博士系列专栏——激光粒度仪应用导论之结构篇。 /p p style=" text-indent: 0em text-align: right " （作者：张福根） /p

p style=" text-indent: 2em " 编者按：粉体的粒度及粒度分布是衡量产品质量的关键性指标，而目前最火的粒度检测方法之一就是激光粒度仪了。这种粒度检测方法不受温度变化、介质黏度、试样密度及表面状态等诸多因素的影响，具有测试速度快、测量范围广、便捷易操作等特点。放眼市场，激光粒度仪的品牌和型号也可谓五花八门，琳琅满目。但值得称道的激光粒度仪虽然不胜枚举，却仍然会收到诸多因素的影响，造成检测结果的不稳定。太原理工大学矿业工程学院的专家张国强就深度剖析了7大影响激光粒度仪检测结果的因素。 /p p style=" text-indent: 2em " 专家观点： /p p style=" text-indent: 2em " 目前市面上的激光粒度分析仪其基本原理均为米氏散射理论及其近似理论。包括测量纳米级颗粒所使用的动态光散射原理也是借助米氏散射理论而补充完善起来的 。米氏散射理论把待测颗粒等效成各向同性的球形粒子，在入射光照射下根据麦克斯韦电磁方程组，可以求出散射光强角分布的严格数学解。 利用米氏散射理论的基本公式进一步求出此时散射光强分布对应的颗粒粒径。米氏散射理论通过测量待测样品的散射光强分布巧妙地解决了超细颗粒的粒度测量问题，但由于基于米氏理论的激光粒度测量技术本身的复杂性，提前预先设定的边界条件并不能全面地反映实际样品的具体情况。 同时商品化的激光粒度分析仪由于受生产厂家技术实力水平的限制，导致各厂家仪器的内部构造与算法程序等方面均存在差异。 /p p style=" text-indent: 2em " 为探究粉体粒度测试评价用标准样品的特性，为激光粒度分析仪生产厂家提供优化仪器性能的理论依据，为粒度检测用户提供评价激光粒度测试结果可靠性与准确性的依据。下面我将对激光粒度仪测试结果的重要影响因素进行分析： /p p style=" text-indent: 2em " （1）复折射率 /p p style=" text-indent: 2em " 激光散射法粒度测量的对象一般是微米级的粒子，这些粒子的光学常数并不能简单看成 /p p style=" text-indent: 2em " 粒子材料的光学性质，而是指颗粒的复折射率n’，其定义为：n‘=n+ik。其中 n 为通常所说的折射率，虚部k表示光在介质中传播时光强衰减的快慢，即吸收系数，有时也被称作吸收率。 /p p style=" text-indent: 2em " 复折射率的选择合适与否直接影响到粒度检测结果的准确性与可靠性，但是影响待测颗粒复折射率的因素较多，难以确定其准确值，所以到目前为止在激光粒度测量领域中仍旧没有确定复折射率的统一方法 。在实际的粒度检测过程中，一般只是对同种物质使用一个固定的复折射率，这样的测量结果必然会与样品的真实值有较大偏差。 但是如果针对不同粒 /p p style=" text-indent: 2em " 度区间的颗粒都去寻找其复折射率，却又不现实的。 /p p style=" text-indent: 2em " （2）折射率 /p p style=" text-indent: 2em " Mie 散射理论是麦克斯韦电磁方程组的严格解，激光法检测的前提假设是粉体粒子是球形且各向同性的，大多数晶体在不同的方向上有不同的折射率。由于不同厂家的设备中光能探测器的数量、空间分布位置、灵敏度的不同也会导致检测结果的差异。 /p p style=" text-indent: 2em " （3）内置算法 /p p style=" text-indent: 2em " 由于光强分布的差异，不同粒度仪生产厂家所采用的软件内置算法不同，造成系数矩阵的计算结果差异，由此给反演带来不同程度的误差。 /p p style=" text-indent: 2em " （4）内外复折射率 /p p style=" text-indent: 2em " 球形石英粉等颗粒，在高温环境下烧灼成型。由于既要成球，又要熔透转变为非晶型或不定形，其技术难度很高。 所以在生产过程中会有部分无定形态的熔融石英包裹在结晶石英上，以及熔融石英内部含有空心气泡。这种颗粒被称为双层颗粒，颗粒内外复折射率不同，导致激光法测量时可能带来较大误差，据相关文献，最大误差可能超过 50%。 /p p style=" text-indent: 2em " （5）反常异动现象 /p p style=" text-indent: 2em " 有研究者发发现在有些折射率下对于部分粒径区间，随着粒径的变小，散射光强分布主峰会向探测器内侧移动，而正常情况下应向探测器外侧移动，从而影响粒度检测的结果。 这种现象被称为散射光能分布的反常移动现象。 /p p style=" text-indent: 2em " （6）分散状态 /p p style=" text-indent: 2em " 使用激光粒度仪检测过程中，需注意保证待测颗粒处于良好的分散状态。 当前市面上的主流激光粒度仪， 基本上都带有离心循环分散和超声分散两种分散模式，所以对于这种类型仪器的用户，不建议测试前的机外分散， 因为在用烧杯将分散后的溶液导入循环槽的过程中极易在杯底残留部分大颗粒，导致测试结果产生误差。 在仪器中分散样品时，应注意根据物料性质调整超声和离心循环分散的功率，太大容易导致气泡的产生，太小则容易导致分散效果变差和大颗粒沉底。 /p p style=" text-indent: 2em " （7）仪器的保养程度 /p p style=" text-indent: 2em " 激光粒度仪的保养程度，对检测结果有较大影响。激光粒度仪需要定期标定维护。在实际的使用过程中发现，部分样品极易在测试过程中附着在仪器的管路内部，从而混入之后的测试样品中带来测试误差。而仪器自带的清洗功能很难解决这类问题，需要在激光粒度测量中引起足够重视。 /p p style=" text-indent: 2em " 鉴于激光粒度测量过程中的影响因素过多，各种样品不同粒级区间的复折射率难以确定，所以目前来看并没有可靠地依据来证明激光粒度测试的准确性，这也是激光粒度检测急需解决的问题。在对粉体粒度要求较高的领域，可以采用多种粒度检测手段，综合比较检测结果，来得到较为可靠的粉体粒度值。此外研制并推广国家及行业内认可的激光粒度分析标准样品，也是一个解决激光粒度检测差异性的实用方法。 /p

2024年10月26日，第十三届中国颗粒大会（CCPT13）在苏州国际会议酒店盛大开幕。同日，珠海真理光学仪器有限公司 （以下简称“真理光学”）在展位上（展位号：A15-A16），举办了一场简约而隆重的PAT link系列在线激光粒度监控系统新品发布仪式。此次活动邀请了中国颗粒学会理事长陈运法研究员、中国科学技术大学合肥物质科学研究院费广涛研究员、天津商业大学校长葛宝臻教授、中国颗粒学会秘书长王体壮研究员等多位颗粒学资深专家学者，共同见证真理光学这一重要时刻。真理光学董事长兼首席科学家张福根致辞陈运法理事长致辞陈运法理事长向真理光学的新品发布致以热烈祝贺，并对新推出的在线激光粒度监控系统给予了高度评价，认为该系统将为企业实现降本增效，推动粉体工业发展贡献力量。简短而隆重的发布仪式吸引了众多业内人士的关注。新品揭幕相较于实验室用粒度仪，在线激光粒度分析仪则直接应用在粉体工厂生产车间现场，自动实时监测生产管线内的粒度数据，通过专用接口同步反馈给粉体制备设备，从而实现粉体生产粒度控制的智能化。因此，在线激光粒度分析仪有助于企业提高粉体产品质量，减少废料产生，减少人工成本，从而提高经济效益。PAT link 系列在线激光粒度监控系统是真理光学基于多年粒度表征技术及自动化过程控制技术积累，打造的新一代实时在线粒度监测与控制系统，粒度范围覆盖0.1μm至3000μm，适配干法和湿法的生产工艺过程，既可用于在线粒度测量，也可用于现场手动取样的粒度分析。该产品线包括PATlink 1000系列和PATlink 3000系列，两个系列均集成了干法和湿法方式取样、分散、测试以及监控功能。其区别在于测量范围，PATlink 1000系列适用于湿法0.1-1000μm及干法0.2-1000μm的粒度在线监测；PATlink 3000系列则适用于1-3000μm（干、湿法相同）的粒度监测。上述系列可广泛应用于电池材料、水泥、面粉加工、粉末冶金、3D打印、制药、先进陶瓷、抛光液、粉末涂料、色浆颜料等产品生产的粒度自动控制。本次发布的PAT link 系列在线激光粒度监控系统具备两大技术亮点：测量窗口采用独创的液体鞘流法窗口玻璃保护技术与双气帘干法窗口玻璃保护技术，保证测量条件下不被颗粒污染；稀释与控制系统内置了两级独立搅拌和管道式大功率超声分散功能的样品预处理装置，可实现快速稀释和分散高浓度样品，稀释比例可达1~10万分之一，稀释时间缩短至最多只需3mins，稀释液总量约500mL，具有良好的分样代表性与超强的分散能力。专家合影

中国的淡水资源总量为28000亿立方米，名列世界第四位。但是由于水资源分布不均，资源有效利用率并不高，水土流失情况也较为严重。因此水文监测体系的重要性不言而喻。降水量、河流湖泊水位监测，河流的流量监测、水体内的泥沙监测分析，这四项工作是水文监测工作的重要工作内容。水文工作人员在河流湖泊进行水体采样监测工作 我国水文监测数据采集体系经过近十几年技术飞速发展，数据资料收集的自动化程度有了较大提高。但是总的来说，水位和降水量数据收集的自动化程度要远远高于流量、泥沙数据收集。相对而言，流量、泥沙监测的新技术和新仪器应用水平还不高。中国的水土流失问题比较严重，河流泥沙治理开发工作任重道远，对水文工作的要求也愈来愈高 ,无论是防洪、水资源统一管理、还是生态环境的建设都需要水文监测数据采集过程的准确、及时，水文泥沙颗粒分析工作更是如此。当前，许多的水文站对河流泥沙颗粒的监测，依然应用传统的方法。用沉降干燥法测试泥沙含量，用沉降仪或者筛分法测试水体中泥沙颗粒的粒度分布。这类传统检测手段由于测量速度慢，精度低，无法应对现代水文监测对数据的准确性、及时性的需求。因此，迫切需要引入先进的仪器设备和测试手段。 激光粒度仪是当今主流的粒度分布检测设备，非常适宜用来替代沉降仪、标准筛等传统设备，对自然水体中的泥沙做粒度测试。同时，激光粒度仪使用光在介质中传播过程中的指数衰减定律（Beer-Lambert定律）和光散射理论，可以测得待测样品的体积浓度。这为激光粒度仪方便快捷的监测水体泥沙含量奠定了理论基础。理论上，如果已知颗粒的密度，则有如下关系：重量浓度（含沙量）=体积浓度×泥沙真密度。但是由于沙粒的成份复杂，以及测量过程中的采样、稀释等因素对最终的结果都有影响，常用一个总的转换常数VCC（体积转换常数）来实现量纲的转换，此时也就是有如下关系：重量浓度（含沙量）=体积浓度×VCC。当前，激光粒度仪检测水体泥沙含量的技术进入了实用化阶段。我国水利系统已经开始逐步使用激光粒度仪进行水体泥沙含量监测工作。对比于传统的沉降干燥后用天平称量的方法需要一到两天工时，激光法从采样到输出完整的泥沙粒度分布及水体泥沙含量数据只需20分钟左右，大大提高了数据采集速度。 TOPSIZER激光粒度仪 广东水文局是较早将激光粒度仪引入实际应用的水文机关，珠江三角洲的口门泥沙以幼沙为主，激光粒度仪的宽量程及大动态测量范围，非常适合该区域的泥沙状况监测工作。高质量的泥沙颗粒分析成果将为研究珠江三角洲的口门整治、河流的河道淤积、河床演变提供可靠的数据；为水利工程的调度、运用提供重要的基本资料 ；为河流的治理、开发、水资源利用提供了科学依据。湖南、江苏、浙江等水资源大省，也都投入大量资源，将激光粒度仪引入水文系统的自然水体泥沙研究分析项目。在这波水利系统监测设备的升级行动中，欧美克激光粒度仪的顶级型号——TopSizer激光粒度仪成为这个利国利民项目中的重要一份子。数量众多的欧美克激光粒度仪在长江流域、珠江流域、湘江流域等重要水系一线监测站尽职工作着。 TOPSIZER用户——湖南水利局神山头水文站 TopSizer相比于目前市面上常见的激光粒度仪而言，具有更长焦距的傅里叶透镜，能够准确探测到更小散射角度的散射光信号，大大增强了仪器对大颗粒的测试能力，仪器的测量上限达2000μm。TopSizer率先采用了双光源技术，也就是在红色氦氖激光源的基础上再增加了波长更短的蓝色光源，能够准确探测更大角度的散射光信号，确保仪器对亚微米颗粒的测量性能，使得仪器的测量下限达到0.02μm。真实可靠的超宽分布样品测试能力，保障了泥沙粒度分布测试数据的真实性和权威性。自然水体泥沙含量测试对激光器稳定性及探测器精度提出了苛刻的要求。根据实验数据可推算出，在测试过程中当激光器光强波动1%，泥沙含量数据将波动10%以上。TopSizer使用的激光系统及探测器，具有极高的稳定性和精度，性能远超国内同类型产品。TopSizer激光粒度仪采用原装进口的光电探测器，具有灵敏度高、精度高的特点。能够捕捉到极细微的光强变化。高质量的光电探测器是准确测试泥沙含量的前提保障。 自然水体泥沙粒度及含量测试，跟常规工业粉体粒度测试相比，测试条件要求及取样、制样技术细节更为复杂。这种技术前提，不仅仅对仪器性能有较高需求，同时也对测试应用技术有严格要求。欧美克的应用技术专家，早在2010年左右就开始了自然水体泥沙测试应用技术的研究。在湖南、湖北等多个省份实地采集各类泥沙样品进行研究实验。我们没有局限自己的埋头苦干，还注重跟水利系统的专家进行学习探讨。多次的拜访水利部长江委、湖南省水文局等权威机关，了解用户需求，学习专业技术。还曾经邀请湖南水文局的专家领导莅临我司指导工作。多年不懈的努力，我们建立了一套自然水体泥沙测试SOP（标准化测试流程）。通过建立标准化测试应用技术流程，大幅降低了人为因素对测量数据的影响，保障了数据的真实性、可靠性。欧美克人用严谨踏实的工作作风，换回了自身技术的成长及客户的认可。 技术工作永无止境，欧美克人本着绝对诚信、以客户为中心的价值理念，在粒度测试与控制领域秉承科技创新的精神，坚定前行！

微纳公司拟于4月27日-29日组团参加北京中国国际展览中心举办的《中国国际水泥技术及装备展览会》。会上将隆重推出《在线激光粒度监测仪》，并现场征集免费试用单位。 微纳颗粒是一家专门研制生产颗粒仪器的高科技企业，2014年一月登陆新三板。股票名称：微纳颗粒 股票代码：430410 微纳自1986年承担国家七五科技攻关项目“水泥颗粒级配在线分析仪”开始，从未中断在线粒度仪的研究工作。迄今已有30年。此期间，与上海化机三厂合作成功研制了在线粒度仪一台；为绵阳某研究院研制了纳米金属粉在线粒度仪一台；为了在线粒度测试相关技术的研究，微纳公司在企业内建立了在线粒度测试实验平台一套；2014年为南京某大型水泥企业研制了矿渣微粉在线激光粒度监测仪一台，已经运行半年，效果良好得到客户认可。现在24小时工作，运行正常。 本次参展的是最新设计的在线粒度监测仪产品Winner7303型。它采用了多项专利技术，经过了现场考验，可以长期连续实时提供有代表性的粒度数据，对于水泥工业优质高效节能和提高自动化水平具有重要意义。 为了推广此新产品。微纳决定在展会现场公开征集3家有规模的水泥企业免费试用。希望有意向的企业领导和专家莅临指导、洽谈，勿失良机。

近日，在北京召开的第七届中国电动汽车百人会论坛（2021）上，比亚迪股份有限公司董事长王传福表示，“按照规划，到2025年，我国新能源汽车新车销售量将达到汽车新车销售总量的20％左右。”这意味着接下来5年，新能源汽车行业年复合增长率将达37%以上。结合前期“特斯拉Model Y低价发售”、“宁德时代逼近万亿股价”、“蔚来包下宁德时代磷酸铁锂电池生产线！”等新闻发酵，不难发现随着磷酸铁锂电池以其低成本高安全性的优势在中低端市场不断渗透，特别是相关技术的进步也助推磷酸铁锂电池自2020年起重新扩展市场空间，其需求快速反转向上。中国汽车动力电池产业创新联盟日前发布的数据显示，2020年我国动力电池累计销量达65.9GWh，同比累计下降12.9%。其中，三元锂电池累计销售34.8GWh，同比累计下降34.4%；磷酸铁锂电池累计销售30.8GWh，同比累计增长49.2%，是唯一实现同比正增长产品。中信证券指出，目前，特斯拉、戴姆勒等海外新能源汽车主流企业均明确了磷酸铁锂电池技术路线，预计宝马、大众等其他海外车企也将在其动力电池技术路线中选择磷酸铁锂方案。而国内无论是宁德时代的CTP电池管理控制技术还是比亚迪的“刀片电池”，磷酸铁锂的高安全性助力了其在乘用车领域的回暖，都让磷酸铁锂电池开始经历第二春！伴随着宁德时代年产8万吨磷酸铁锂投资项目签署，磷酸铁锂第二春的帷幕已然拉开，大规模的量产也必将刺激高性能激光粒度仪的市场需求。众所周知，激光粒度分析仪在锂离子电池行业有着广泛的应用需求，主要应用于正极材料、三元前驱体材料、负极材料、导电剂、隔膜涂覆用氧化铝等材料的粒度测试。从大量的制浆经验以及行业交流反馈来看，诸如钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、镍酸锂(LiNiO2)、镍钴锰酸锂(LiNiCoMnO2)和磷酸铁锂(LiFePO4)等多种不同的正极材料，通常采用中值粒径D50、代表大颗粒的D90作为关键质控指标。不同材料不同工艺的产品对原材料的粒径要求也不尽相同，以分布在1-20μm范围内居多。负极材料以石墨为例，当其平均粒径为16-18μm，且粒度分布较为集中时，电池有较好的初放容量及首次效率。此外，随着电池隔膜的厚度要求不断提高，对其中添加阻燃材料的粒径要求也随之不断提高，常使用的隔膜氧化铝粒径从微米级逐渐发展到亚微米甚至是纳米级。随着电池性能提高对原材料的粒度要求不断提高，激光粒度仪发挥着不可替代的作用，同时对粒度测量仪器的重复性、重现性、分辨能力提出了更高的要求。锂离子电池正、负极材料标准中的粒度分布要求激光粒度仪的高分辨能力在电池材料的检验中，对测试样本中少量的大颗粒或小颗粒的准确识别有着重要的意义。比如说在电池材料活性物质中如果存在少量的大颗粒，可能会对涂布、滚压造成负面影响。如果在原材料检测时就发现，则可以避免后续不良品的产生。另一个典型的例子是粒径过小的石墨粉在粉碎过程中更易于使其晶型结构发生改变，小颗粒石墨粉中菱形晶数量相对较多，而菱方结构的石墨具有较小的储锂容量，使电池的充放电容量有所降低。另外颗粒直径太小，单位重量总表面积就会很大，需要的包覆材料越多，导致电极材料的堆积密度减小而体积能量密度下降。如果能准确的对各种原材料进行粒度测试，在一定程度上有助于预判后续产品性能、防范风险… … 可见，电池性能的诸多方面都与正负极材料和隔膜材料等的粒径息息相关。欧美克Topsizer激光粒度分析仪对少量的大/小颗粒及样品各个粒径组分的准确识别，需要仪器制造商在无盲区光学设计、高品质高精度元器件、装配工艺、算法及软件智能控制上不断优化，提高产品分辨能力。例如早先的激光粒度仪将多个光电转换元件探测通道放置在一块或两块平面上，然而傅立叶透镜的聚焦面通常呈弧形分布，平面布置的探测器很难将所有角度的散射光信号都精确地聚焦获取，通过精准的独立探测器焦点曲面排布设计和一致性定位工装提高粒度仪分辨能力和仪器之间的重现性。欧美克Topsizer激光粒度分析仪和Topsizer Plus激光粒分析仪是在锂离子电池行业被广泛应用的高性能激光粒度分析仪。量程宽、重现性好、分辨能力强、自动化程度高、故障率低等优异性能保证了测试结果和分析能力，而且与国内外、行业上下游黄金标准保持一致，不仅为用户节省了方法开发和方法转移上的时间和成本，更重要的是可以避免粒径检测不准带来的经济损失和风险，无论在产品研发、过程控制还是质量控制上，都能够为用户带来真正的价值。欧美克LS-609激光粒度分析仪而欧美克LS-609激光粒度分析仪就采用了先进的激光粒度仪散射光能探测的设计，将常见的失焦影响较大的多个大角探测器通道以分个独立的方式精确放置于与其散射角相对应的傅立叶透镜焦点位置，以保证所有散射光角度的信号都是无混杂的，提高了散射光分布角度分辨能力。与此同时，各个独立的探测器有利于在探测器上布置杂散光屏蔽装置，同时也防止了散射光在不同探测器上的相互干扰，进一步降低系统的噪声，提高细微差异的分辨能力。我们以具体的电池材料样品来看欧美克激光粒度分析仪的测试性能对材料准确表征的案例。1. 欧美克Topsizer激光粒度仪测试含有少量大颗粒的石墨原材料的粒度分布图和粒度分布表如下图所示，可以看到对于体积含量在0.5%以下的极少量60-100μm的颗粒，以及体积含量在1%左右的2μm以下颗粒，均能够灵敏的检测出来其详尽的粒度分布。显示了Topsizer对粉体材料的大、小颗粒具有高超的分辨能力，对于最终下游应用中电池产品的安全性能和容量性能有更准确的指导意义。如果对于对少量小颗粒特别关注，在软件上，甚至可以采用数量分布替代体积分布的计算方法，进一步放大小颗粒的权重，对小颗粒数量上的变化进行更易识别的测试和生产质控。但需要注意的是，对于分布较宽的样品，由于大小颗粒在尺寸上差异本身就很大，同样体积的大小颗粒的数量相差将会异常巨大，取样和分散测量上的少许波动会导致测试结果数量分布上较大的偏差。2. 下图是欧美克LS-609激光粒度仪对磷酸亚铁锂3次取样分散测试粒度分布的叠加图，及特征粒径的统计结果，显示该仪器对磷酸亚铁锂的测试拥有优良的重现性。由此可见高分辨能力和重现性的激光粒度分析仪在电池原材料粒度检测领域能带来更好的质控效益。正如中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高所说，中国动力电池技术创新模式已经从政府主导向市场驱动转型，目前中国电池材料研究处于国际先进行列。而在中国动力电池的快速创新发展必然也离不开高分辨能力和重现性的激光粒度分析仪作为质控的好帮手。通过给动力电池行业提供更专业优化的粒度检测方案，欧美克激光粒度仪的行业销售也在持续高速增长。欧美克必将一如既往不断探索，与中国动力电池行业并行快速发展，携手创造中国奇迹，助力新能源引领世界美好未来！参考资料：1. 沈兴志，珠海欧美克仪器有限公司，《高性能激光粒度分析仪在电池材料测试中的应用》2. 经济日报，《第七届中国电动汽车百人会论坛举办》3. 腾讯网，《磷酸铁锂厂家齐涨价，2021年将回潮迎来“第二春”？》4. 中国证券报，《磷酸铁锂电池迎来发展“第二春” 2020年累计销售同比增长近

2021年7月28-30日，第十九届上海国际粉体加工/散料输送展览会（IPB 2021）在上海世博展览馆隆重召开。展会开幕首日，珠海真理光学仪器有限公司（以下简称：真理光学）一改往日低调形象，高调发布两款新品：PATlink 1000A在线激光粒度仪与Nanolink S900纳米粒度及Zeta电位分析仪。仪器信息网特别采访了真理光学商务总经理秦和义，请他介绍两款新品与真理光学的创新之道。随着工业生产对粒度检测实时性和速度的要求越来越高，在线激光粒度仪的研究和应用日益广泛。PATlink 1000A在线激光粒度仪就是一款专为工业客户开发的全天候、全实时的在线粒度监测与控制系统。粒度分布数据可实时输送至客户的PLC系统，一旦粒度指标发生偏离，则可触发对生产设备的自动调整和控制，确保产品粒度满足客户设定的指标要求，从而助力客户降本增效。而Nanolink S900是真理光学基于多年的科研成果开发的新一代纳米粒度分析系统，除具备颗粒表征功能外，还能测量胶体的Zeta电位。“对真理光学而言，不断地开发新产品，适应市场的不同需求，是一个既定的目标。因此，年底之前可能还有一款到两款的产品发布。”除以上两款新品外，秦和义总经理还透露了接下来的新品计划。2021年，真理光学不仅新品连发，业绩表现同样不俗。秦和义表示，与2020年相比，2021年市场复苏迹象比较明显，我们已经感受到整个销售额的增长也是比较快的，尤其是电池材料、超细粉体、航天和军工领域专用的特种材料等方面，业绩增长较快。另外一个快速增长的领域为医药行业，特别是疫苗研发与生产；我国作为疫苗生产大国，对相关粒度仪的需求也是比较大的。近年来，随着技术的日臻成熟，国内激光粒度仪市场遍地开花，产品趋于同质化。谈到这一现象，秦和义说到：“尽管仪器硬件外观看起来比较相似，但实际上，有些产品还是具有特点的，这个特点不在于仪器本身，而是针对客户的某些特殊应用专门开发的功能，这些特殊的设计还是存在差异的。面对日益激烈的市场竞争，谁能够以最快的速度满足客户的个性化需求，谁就可能占据市场先机。真理光学自创立以来，不仅具备扎实的基础理论研究团队，还拥有实力雄厚的研发团队；始终以追求创新为目标，旨在通过自主创新不断提升产品质量，满足不同客户的需求，以期在竞争中赢得先机”。

p style=" text-indent: 2em " 编者按：谈到粒度，激光粒度仪怎能缺席？目前，在各行各业的粒度检测领域，激光粒度仪应用广泛。从传统的石油化工、建材家居，到制药、食品、环保，甚至在新兴的锂电、半导体、石墨烯等行业，都能看到激光粒度仪活跃的身影。 /p p style=" text-indent: 2em " 那么激光粒度仪在粒度检测中到底是怎样应用的呢？我国颗粒学泰斗专家周素红研究员的论述，无疑将给我们带来启示…… /p p style=" text-indent: 2em " strong 专家观点： /strong /p p style=" text-indent: 2em " 激光粒度分析方法是近年来发展较快的一种测试方法,其主要特点是: /p p style=" text-indent: 2em " 1)测量的粒径范围广, 可进行从纳米到微米量级如此宽范围的粒度分布。约为 :20nm ～ 2000μm , 某些情况下上限可达 3500μm /p p style=" text-indent: 2em " 2)适用范围广泛 , 不仅能测量固体颗粒 , 还能测量液体中的粒子 /p p style=" text-indent: 2em " 3)重现性好 ,与传统方法相比 ,激光粒度分析仪能给出准确可靠的测量结果 /p p style=" text-indent: 2em " 4)测量时间快,整个测量过程1-2分钟即可, 某些仪器已实现了实时检测和实时显示 ,可以让用户在整个测量过程中观察并监视样品。 /p p style=" text-indent: 2em " 激光粒度分析不仅在先进的材料工程 、国防工业、军事科学、而且在众多传统产业中都有广泛的应用前景。特别是高新材料科学的研究与开发 ,产品的质量控制等 , 如 :陶瓷、粉末冶金、稀土 、电池、制药 、食品、饮料 、水泥 、涂料 、粘合剂 、颜料、塑料、保健及化妆品 。由于颗粒粒子的特异性能在于它的粒径十分细小,粒径大小是表征颗粒性能的一个重要参数, 因此 ,对颗粒粒径进行测量是开展材料检测、评价颗粒材料的重要指标。 /p p style=" text-indent: 2em " 当光线照射到颗粒上时会发生散射 、衍射 。其衍射、散射光强度均与粒子的大小有关 。观测其光强度, 可应用夫琅和费衍射理论和 Mie 散射理论求得粒子径分布(激光衍射/散射法)。 /p p style=" text-indent: 2em " 光入射到球形粒子时可产生三类光:1)在粒子表面 、通过粒子内部、经粒子内表面的反射光 2)通过粒子内部而折射出的光 3)在表面的衍射光 。这些现象与粒子的大小无关 。全都可以作为光散射处理 。一般地 , 光散射现象可以用经Maxwell 电磁方程式严密解出的 Mie 散射理论说明。但是, 实际使用起来过于复杂, 为了求得实际的光强度, 可根据入射波长 λ和粒子半径r 的关系 ,即 :r& lt & lt λ时,Rayleigh 散射理论r& gt & gt λ时,Fraunhofer 衍射理论在使用上述理论时 ,应考虑到光的波长和粒子径的关系, 在不同的领域使用不同的理论 。 /p p style=" text-indent: 2em " 粒子径大于波长的时候, 由 Fraunhofer 衍射理论求得的衍射光强度和 Mie 散射理论求得的散射光强度大体是一致的。因此 ,可以把 Fraunhofer 衍射理论作为 Mie 散射理论的近似处理。这时 ,光散射(衍射)的方向几乎都集中在前方, 其强度与粒子径的大小有关 ,有很大的变化。即, 表示粒子径固有的光强度谱 。解出粒子的光强度分布(散射谱)就可以定出粒子径。当波长和粒子径很接近的时候 ,不能用 Fraunhofer 的近似式来表示散射强度 。这时有必要根据 Mie 散射理论作进一步讨论。在Mie 散射中的散射光强度由入射光波长(λ)、粒子径(a)、粒子和介质的相对折射率(m)来确定 。、 /p p style=" text-indent: 2em " 激光粒度分析的应用领域极为广泛, 如 :1)医药中的粒度控制着药物的溶解速度和药效 2)催化剂的粒度影响着生成反应效率 3)制陶原料的粒度影响着烧结后的物理特性 4)矿物的粒度影响着长途海运的安全 5)食品的保质期受粒度影响 6)橡胶原料粒度影响着其寿命 7)电池原料的粒度影响着电池的充放电效率和寿命 8)涂料 、染料中的粒度影响着产品染色时的发色、光泽 、退色 9)塑料原料的粒度影响着塑料的透明度和加工以及使用性能。 /p

粒度是粉体材料的主要性能指标，粒度测试已经成为粉体材料生产、应用、研究的一项重要的基础性工作。粒度测试的方法很多，常见的有筛分法、沉降法、显微镜法、电阻法、光散射法、电超声法等。其中，光散射法以其显著特点已在颗粒测量领域及国际市场上占据了主导地位。基于光散射原理的激光粒度仪主要分为静态光散射激光粒度仪（俗称“静态激光粒度仪”）和动态光散射激光粒度仪（俗称“纳米粒度仪”）。静态光散射法具有测量动态范围宽、测试速度快、重复性好、操作简便、可实现在线测量等优点，是目前应用最广泛的粒度测试方法；动态散射法具有准确、快速、重复性好等优点，已成为一种常规的纳米粒度表征方法。前者主要用于测量微米、亚微米颗粒，后者则主要用于测量纳米颗粒及Zeta电位。目前，激光粒度仪应用领域非常广泛，包括制药、化工、能源、冶金、建材、地矿、环保、食品、化妆品、半导体等行业，以及高校、科研院所、军工等领域。为了更系统地了解我国激光粒度仪的市场情况，仪器信息网特别对激光粒度仪用户进行抽样调研，对主流激光粒度仪厂商进行采访，并对2020-2021年千里马招标网、各省市政府采购网招中标信息，仪器信息网激光粒度仪专场流量，大型科研仪器国家网络管理平台数据进行统计分析，撰写了《激光粒度仪（中国） 市场调研报告（2021版）》。本报告内容主要包括：中国激光粒度仪市场现状、竞争格局及发展趋势，激光粒度仪用户抽样调研分析，招中标、仪器导购专场、共享仪器平台大数据统计分析。报告链接：https://www.instrument.com.cn/survey/Report_Census.aspx?id=241如对本报告感兴趣，可通过以下邮箱survey@instrument.com.cn联系我司相关人员，咨询报告相关细节!　　附报告目录：第一章 激光粒度仪概述1.1激光粒度仪定义及分类1.2激光粒度仪发展历程第二章 激光粒度仪市场综合分析2.1激光粒度仪市场概览2.2 2020-2021年激光粒度仪新品一览第三章 激光粒度仪用户市场调研分析3.1激光粒度仪用户地域分布3.2激光粒度仪用户行业分布3.3不同品牌激光粒度仪用户数量分析3.4激光粒度仪用户采购行为分析3.5 激光粒度仪使用困扰因素分析3.6激光粒度仪产品及售后改进建议第四章 激光粒度仪大数据统计分析4.1激光粒度仪2020年中标盘点4.2激光粒度仪导购专场访问量统计分析4.3共享仪器平台激光粒度仪品牌盘点第五章 激光粒度仪技术与市场发展趋势5.1激光粒度仪技术发展趋势5.2.激光粒度仪市场发展趋势参考文献附录马尔文帕纳科 丹东百特麦奇克新帕泰克 珠海欧美克济南微纳真理光学

p style=" text-indent: 2em " 涂料粒径分析主要包括粉末涂料、建筑乳液等涂料产品以及钛白粉、氧化铁、滑石粉等颜填料的粒径分布测试。粒径测试的方法主要有沉降法、激光法、筛分法、电阻法、显微图像法、电镜法、电泳法、质谱法、刮板法、透气法、超声波法等。 /p p style=" text-indent: 2em " 激光粒度仪测试法是新型粒径测试方法，应用广泛，测试速度快，测试范围广。激光粒径分析仪是根据激光在被测颗粒表面发生散射，散射光的角度和光强会因颗粒尺寸的不同而不同，根据米氏散射和弗氏衍射理论，可以进行粒径分析。激光粒度仪的测试方法可以分为干法和湿法2种。干法使用空气作为分散介质，利用紊流分散原理，能够使样品颗粒得到充分分散，被分散的样品再导入光路系统中进行测试。湿法则是把样品直接加入到水或者乙醇等分散介质中进行分散，然后再经过光路系统，计算出粒径分布。干、湿2 种测试方法由于分散介质不同，测试结果会存在差异。目前粒度仪大多数使用湿法进行测试，但是干法测试也有其优点：测试速度快，操作简单，可以测试在水中溶解的样品等。本文使用了干法和湿法分别对钛白粉、滑石粉、石墨烯等颜填料的粒度进行测试，通过分析测试结果，讨论了这2 种方法之间的差异以及测试条件、分散剂对测试结果的影响，并讨论了测试结果之间的重复性。 /p p style=" text-indent: 2em " /p p style=" text-indent: 2em " 1 实验部分 /p p style=" text-indent: 2em " 1.1 主要原料及仪器 br/ /p p style=" text-indent: 2em " 钛白粉：Ｒ－2196，中核华原钛白有限公司 滑石粉：T－777A，优托科矿产( 昆山) 有限公司；石墨烯:SE1132，常州第六元素材料科技股份有限公司。HELOS /BF 干湿二合一激光粒径分析仪：德国新帕泰克公司，镜头测试范围( Ｒ) 为Ｒ1( 0.1 ～ 35μm) 、Ｒ3( 0.5～175μm) 、Ｒ5 ( 0.5～875μm) 。 /p p style=" text-indent: 2em " 1.2 试验方法 /p p style=" text-indent: 2em " (1) 干法测试 /p p style=" text-indent: 2em " 称取一定量充分混合均匀的样品，在(105± 2) ℃的烘箱中烘15min，除去水分。选择测试模式为干法。设置分散压力、震动槽速率等参数。加样测试，遮光率控制在7%～10%。 span style=" text-indent: 2em " (2) 湿法测试 /span /p p style=" text-indent: 2em " 湿法测试的样品分为干粉样品和液态样品。干粉样品在测试前要充分混合，保证样品的均匀性。液态样品摇匀后直接加入样品槽。不易分散的样品在样品槽内加入适量的分散剂，调整泵速、超声时间、强度、搅拌速率，选择合适的镜头，开始测试。遮光率在8%～12%之间。 span style=" text-indent: 2em " 1.3 粒径分布参数 /span /p p style=" text-indent: 2em " Xb = a μm：表示粒径小于a μm 的粒径占总体积的b%；VMD: 体积平均粒径。 /p p style=" text-indent: 2em " 2 结果与讨论 /p p style=" text-indent: 2em " 2.1 钛白粉粒径分布的测试 /p p style=" text-indent: 2em " 2.1.1 干法测试 /p p style=" text-indent: 2em " 测试条件：Ｒ1镜头；分散压力0.6 MPa；震动槽速率60%；触发条件为遮光率＞1%开始测试，遮光率小于1%停止。 /p p style=" text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/b84e7831-4aad-489a-a46d-0f876e2dab70.jpg" title=" 1.webp.jpg" / /p p /p p style=" text-indent: 2em " 测试结果(图1)：X1 = 0.20μm；X50 = 0.60μm；X99 = 1.80μm；VMD为0.69μm。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.1.2 湿法测试(未加分散剂) /p p style=" text-indent: 2em " 测试条件：Ｒ1镜头；泵速40%；超声时间30s；搅拌速率40%。 /p p style=" text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/69a7988b-b531-43eb-8c0b-5bd739d289a7.jpg" title=" 2.webp.jpg" / /p p /p p style=" text-indent: 2em " 测试结果(图2)：X1=0.11μm；X50=0. 84μm；X99=2.52μm；VMD为0.90μm。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.1.3 湿法测试(加分散剂六偏磷酸钠) /p p style=" text-indent: 2em " 测试条件：Ｒ1镜头；泵速40%；超声时间30s；搅拌速率40%。 /p p style=" text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/e2c574b9-a23f-4dd5-9d8a-183f2fd0aa7e.jpg" title=" 3.webp.jpg" / /p p /p p style=" text-indent: 2em " 测试结果(图3)：X1=0.11μm；X50=0.66μm；X99=2.08μm；VMD为0.74μm。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.1.4 钛白粉粒径分布2种测试方法之间的差异 /p p style=" text-indent: 2em " 从钛白粉干法和湿法测试结果可以看出，2种方法的测试结果相近，干法比湿法测试结果偏小。干法与加分散剂的湿法测试相比，2种方法的X1值相差0.09 μm，X50值相差0.06μm，X99值相差0.28μm，VMD 相差0.05 μm。湿法测试中若不加分散剂，样品在分散介质中无法充分分散，样品的粒径分布图中会出现双峰(见图2) 。可见分散剂对于样品分散效果的影响较大，合适的分散剂有利于样品在分散介质中分散，保证测试的准确性。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.2 滑石粉粒径分布的测试 /p p style=" text-indent: 2em " 2.2.1 干法测试 /p p style=" text-indent: 2em " 测试条件：Ｒ1镜头；分散压力0.3MPa；震动槽速率65%；触发条件为遮光率＞1%开始测试，遮光率小于1%停止。 /p p style=" text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/445a2402-5a0b-4b2e-b1f1-58c432a88889.jpg" title=" 4.webp.jpg" / /p p /p p style=" text-indent: 2em " 测试结果(图4)：X1=0.57μm；X50=4.35μm；X99=19.19μm；VMD为5.41μm。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.2.2 湿法测试(未加分散剂) /p p style=" text-indent: 2em " 测试条件：Ｒ1镜头；泵速40%；超声时间30 s；搅拌速率40%。 /p p style=" text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/c6a8d3ba-ab3b-4b3f-9550-7ace614e5f95.jpg" title=" 5.webp.jpg" / /p p /p p style=" text-indent: 2em " 测试结果(图5)：X1=0.61μm；X50=6.21μm；X99=22.01μm；VMD为7.03μm。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.2.3 湿法测试(加分散剂六偏磷酸钠) /p p style=" text-indent: 2em " 测试条件：Ｒ1镜头；泵速40%；超声时间30 s；搅拌速率40%。 /p p style=" text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/b0b08e13-41c5-46e2-a71c-25e23675901d.jpg" title=" 5.webp.jpg" / /p p /p p style=" text-indent: 2em " 测试结果(图6)：X1=0.60μm；X50=5.73μm；X99=23.63μm；VMD为7.03μm。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.2.4 滑石粉粒径分布2种测试方法之间的差异 /p p style=" text-indent: 2em " 比较滑石粉干法测试和湿法测试的粒径分布图可以看出，湿法比干法测试结果偏大。滑石粉密度较大，在干法测试的过程中，选择了0.3MPa的分散压力。湿法测试中，加入分散剂和未加分散剂的测试结果相近，可以看出添加分散剂对滑石粉的测试结果影响不大。滑石粉能够较好地分散在水中。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.3 石墨烯粒度分布的测试 /p p style=" text-indent: 2em " 2.3.1 干法测试 /p p style=" text-indent: 2em " 测试条件：Ｒ1镜头；分散压力0.1MPa；震动槽速率65%；触发条件为遮光率＞1%开始测试，遮光率小于1%停止。 /p p style=" text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/7f9ffd85-54ba-4328-b50d-4fc24a2cf80e.jpg" title=" 7.webp.jpg" / /p p /p p style=" text-indent: 2em " 测试结果(图7)：X1=0.62μm；X50=3.86μm；X99=8.10μm；VMD为3.89μm。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.3.2 湿法测试(不加分散剂) /p p style=" text-indent: 2em " 测试条件：Ｒ1镜头；泵速40%；超声时间30s；搅拌速率40%。 /p p style=" text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/003d417d-2e04-44e5-8a14-57f411eab7d9.jpg" title=" 8.webp.jpg" / /p p /p p style=" text-indent: 2em " 测试结果(图8)：X1=1.94μm；X50=9.69μm；X99=20.37μm；VMD为10.19μm。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.3.3 湿法测试(加分散剂) /p p style=" text-indent: 2em " 测试条件：Ｒ1镜头；泵速40%；超声时间30s；搅拌速率40%。 /p p style=" text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/2ba88413-e53a-482f-a685-1faee97cfeda.jpg" title=" 9.webp.jpg" / /p p /p p style=" text-indent: 2em " 测试结果(图9)：X1=1.34μm；X50=7.45μm；X99 = 18.04μm；VMD为7.95μm。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.3.4 石墨烯2种测试方法之间的差异 /p p style=" text-indent: 2em " 从石墨烯2种方法的测试结果可以看出，干法的测试结果偏小，湿法的测试结果较大( 加入分散剂测试) 。这是因为石墨烯样品密度较小，会浮在分散介质上，样品的分散效果较差。2种方法X1值相差0.72μm，X50值相差3.59μm，X99值相差9.94μm，VMD相差4.06μm，说明石墨烯样品难于在水中较好地分散，干法测试更适合石墨烯。湿法测试中，添加分散剂和不加分散剂的粒径分布结果相差也较大，说明使用分散剂六偏磷酸钠可以较好地分散石墨烯。而分散剂的浓度和用量对样品分散效果的影响则需要通过另外的实验来确定。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.4 涂料粒径分析干法和湿法之间的差异 /p p style=" text-indent: 2em " 干法和湿法虽然测试的结果比较接近，但是由于两者的分散介质的折射指数不一样，两者的测试结果之间会有一些差异。进行粒径分析，最重要的是要保证样品在各自使用的介质中的分散效果。干法的进样速率、压力等分散条件的选择要合适，在保证可以分散好样品的情况下，尽量选择较小的压力，减少对样品颗粒的冲击，避免颗粒的二次破碎。对于一些难于分散的样品，比如氧化铁，密度较大，需要选择较大的分散压力，否则无法取得好的分散效果，或者改变进样量来改变样品的分散效果。湿法进样要通过改变搅拌速率、超声时间来进行调整，同时使用合适的分散剂来对样品进行分散。对于一些较轻，可漂浮在分散介质上的样品，要延长样品的测试时间，以利于样品的充分分散。同时湿法测试应该使用超声波去除气泡，否则会在结果中形成拖尾峰。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.5 干法和湿法测试的重复性比较 /p p style=" text-indent: 2em " 2.5.1 干法测试重复性 /p p style=" text-indent: 2em " 重复性指标是衡量粒径分布测试结果好坏的重要指标，是指同一个样品多次测量结果之间的偏差，通常用X50之间的偏差表示。粒径分布的重复性测试与样品的分散程度有较大的关系，样品分散的好，则测试的重复性也较高。选取2种常用的颜填料钛白粉和滑石粉进行干法重复性试验。结果见表1。 /p p style=" text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/ced0fa21-b433-476e-8ea8-b78efae89aad.jpg" title=" 10.webp.jpg" / /p p /p p style=" text-indent: 2em " 2.5.2 湿法测试重复性 /p p style=" text-indent: 2em " 选取乳液和钛白粉分别进行了2次湿法重复测量。测试结果见表2。 /p p style=" text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/0a260ef9-6bbc-4de2-a8b8-641cc551f187.jpg" title=" 11.webp.jpg" / /p p /p p style=" text-indent: 2em " 目前在GB /T 21782.13—2009 中规定了粉末涂料粒径测试重复性的要求为2次测试结果的任何一个粒度级分区间的偏差不大于1%。从以上样品的测试结果来看，干法测试和湿法测试的重复性均满足标准要求。 /p p style=" text-indent: 2em " 影响重复性测试的主要因素是样品的分散程度，所以测试前取样要保证样品的均匀性，对于容易团聚的样品，其重复性较差，所以无论是干法测试还是湿法测试，均要做好样品的前处理工作。干粉状样品，要注意除水干燥。对于一些在水中分散不好的干粉样品，需要在分散介质中加入分散剂，设置好仪器的超声时间、搅拌速率等辅助分散条件。湿法测试用液态样品，需要将样品搅拌均匀。乳液、水分散体样品，由于被测粒子已经在样品中分散形成了稳定体系，所以测试结果的重复性较好。湿法测试的分散介质对于样品的影响很大，容易和分散介质( 水) 发生反应，或和水的折射率相差不大的样品不宜使用湿法测试。而对于像氧化铁之类的密度较大的样品，使用干法测试分散性较差，可以使用湿法进行测试。通过加入分散剂，延长超声时间，提高搅拌速率，使样品可以充分分散，从而提高样品的测试重复性。 /p p style=" text-indent: 2em " 3 结语 /p p style=" text-indent: 2em " 讨论了激光粒度仪干法和湿法测试涂料用颜填料钛白粉、滑石粉、石墨烯以及建筑乳液的粒径分布。对激光粒度仪测试法来说，干法测试和湿法测试由于分散原理上的差异，对于同一个样品，测试结果也会存在差异。湿法测试的结果比干法测试的结果偏大。在进行密度较小的样品的测试过程中，样品会浮在分散介质上，要加入六偏磷酸钠等表面活性剂，降低分散介质的表面张力，提高样品的分散度，才能保证样品在分散介质中充分分散。 /p p style=" text-indent: 2em " 在保证准确的仪器设置条件下，激光粒度仪测试的重复性较好，钛白粉、滑石粉等粉体干法测试2次结果的偏差小于1%。湿法测试，乳液的测试重复性要好于干粉的测试重复性，湿法测试2次结果的偏差小于1%。 /p

在进入主题之前，我首先要澄清一下，这里的“激光粒度仪”是指基于静态光散射或衍射原理的粒度分析仪器, 测量范围从大约100纳米到几毫米。与之容易混淆的还有另一种也是以激光作为照明光源的粒度分析仪器——动态光散射粒度仪，在国内通常叫作纳米粒度分析仪。本文探讨的产品是指前者。 一提起高端的科学仪器，大多数国人都认为进口的国外仪器比国产仪器先进。但是，对激光粒度仪，我可以很负责任地说，总体上国产仪器与进口仪器水平相当，有些国产品牌甚至领先于世界同行。国外产品的价格确实高，但是技术性能一点都不高。所以，某些国家如果想在激光粒度仪上卡中国的脖子，不仅对中国的粒度仪应用产业丝毫无损，而且还会自行断送国外品牌在中国的市场，对中国的上下游产业发展只有好处，没有坏处。 能不能制造出高水平的科技产品，关键点有三：一是产品的设计，二是供应链（配套原材料），三是制程管理。 就原料供应来说，国内国外的粒度仪厂商都是全球采购的，相互之间没什么差别。具体来说，集成电路和部分电子元件大多是国外生产的，机械零件和光学镜头大多是中国生产的，有些国外品牌甚至连整机都是在中国境内、由中国工人完成组装调试的。某些国产品牌为了宣传自己的粒度仪“高大上”，声称光学镜头是某发达国家生产的，不知真假？但愿是假的；如果是真的，那真要为之惋惜了。其实，国产光学镜头完全能够满足激光粒度仪的使用需求。就连某些著名的进口品牌的镜头都是中国产的，说明国外同行早就认可中国镜头的质量。你又何必花高价到国外采购呢？要说卡脖子，电子元器件真是国产科学仪器“脆弱的要害部位”。激光粒度仪要用到的激光二极管，一些模拟集成电路，单片机等，都需要进口。但这不是我们激光粒度仪的厂商能够解决的。 至于制程管理，需要经验的积累和精益求精的态度。国产品牌或者其主要负责人，进入激光粒度仪行业都已超过20年，而且有些人曾长期在国外同行企业工作，再笨也学会该如何管理了，更何况中国人还是挺聪明的，至少不会在智力上输给西方人。对产品质量的态度，我认为几家主要的国产品牌都是很认真的。或许是激烈竞争的原因，大家都迫切地希望用户使用自己的产品时有良好的体验：精确、稳定、可靠。说到用户体验，我要提一句提外话：目前进口产品在售后服务上给用户的感觉都不太好：不仅服务不及时，态度不友好，而且收费巨贵。在这一点上，国外品牌就大大比不上国产品牌了。 最后一点就是激光粒度仪的设计了，这是硬核技术，也是本文要谈的重点。在供应链和制程管理不相上下的情况下，设计水平的高低决定了激光粒度仪的技术性能的高下。 下面将正式展开对国内外激光粒度仪的认知和设计水平的比较。表述听起来可能比较“学究”，请读者诸君谅解。这是因为不用专业的表达，就无法把其中的要点说清楚，就会显得模棱两可，给人留下质疑的空间。但是我会尽量表达得通俗一点。1. 激光粒度仪的光学模型及简要历史回顾 粒度仪器有多种原理，但大多数都把被测量的颗粒看成一个理想的圆球。尽管实际的颗粒很少是理想圆球，有的甚至远远偏离圆球，但是由于颗粒的数量太大，形状也是千变万化，如果连形状都要考虑进去，是一件无法完成的工作，所以只能把颗粒当作圆球来处理。激光粒度仪也是把颗粒当成理想圆球来处理，全世界的品牌都一样。 1.1 光散射的模型 光是电磁波。在均匀的介质中，光是沿着直线传播的。如果光在传播的途中遇到一个颗粒，光和颗粒就会发生相互作用，光波一部分可能被颗粒吸收，一部分则偏离原来的方向继续传播，后者就称为“光的散射”。这种相互作用遵循电磁波理论，即麦克斯韦方程组。只要颗粒尺寸远大于原子尺度，并且没有原子激发辐射（荧光）现象发生，那么，电磁波理论的正确性是不容置疑的。平面电磁波遇到圆球颗粒后发生的散射现象，可以有严格的数学解，称作“Mie散射理论”。不过这个解在数学形式上非常复杂、计算量庞大，物理意义很抽象。在颗粒直径远大于光波长时，散射现象可以用几何光学近似理论解释，这样物理意义就变得很直观了。 请看图1。在颗粒远大于光波长的情况下，颗粒对光的散射，可以分成两个部分：衍射和几何散射。从无限远（远场）的位置观察，衍射光的偏离角度只跟颗粒在观察面上的投影的大小有关，颗粒越小，衍射角越大，这部分信息可以用来分析颗粒的大小。几何散射光是指光线投射到颗粒表面以后，一部分发生反射，另一部分经过折射进入颗粒内部，又在另一个界面上发生折射（到介质）和反射的现象。散射光场是这两部分光的叠加。图1中只画出了衍射光和一次折射光。从远场看，几何散射光的相对强度分布与颗粒大小无关，只与颗粒的折射率与吸收系数有关。另外，当颗粒很大时，衍射光的分布范围远远小于几何散射光的分布范围，但是由于两种散射光的总能量相同，所以从小角度看，衍射光的强度要远远大于几何散射光的强度。这也是在小角度范围内观察大颗粒的散射光时，可以只考虑衍射光的原因。图1 光散射模型的几何光学近似 激光粒度仪在上世纪70年代初刚出现时，只考虑衍射光，所以颗粒可以看成一个不透光的圆片，见图2。根据光学上著名的巴比涅互补原理，一个不透光的圆片所产生的衍射场与同直径的圆孔所产生的衍射场只在位相上差180°，振幅则完全相同。激光粒度仪直接测量的是光强的分布，它是振幅的模的平方，跟位相没关系，所以一个直径为D的颗粒所产生的衍射光强的分布可以用等直径的圆孔产生的光强分布来代替。图2 从圆球散射到圆孔衍射的简化圆孔的衍射在19世纪末就有解析形式的理论表达。远场的衍射理论称为“夫朗和费衍射理论”。图2还表示出了观察远场衍射的经典装置：在圆孔后放置一个光学透镜，在透镜的焦平面上放置观察屏，这样在屏上看到的图像就是远场衍射光斑。衍射角度为的衍射光落在屏上的位置到屏的中心的距离为（ 是透镜的焦距）。顺便科普一个光学名词：如果透镜是对焦平面消像差的，该透镜就称为“傅里叶透镜”。从图2可以看到，远场的衍射光斑由中心亮斑和一系列同心圆环组成，被称为“爱里斑”。理论上可以证明，爱里斑的第一个暗环内包含了大约84%的衍射总光能，所以习惯上把第一个暗环所对应的衍射角称为爱里斑的（角）半径。爱里斑的半径与圆孔直径、也就是颗粒的直径近似成反比，因此屏上的光强分布与颗粒大小之间有一一对应关系。激光粒度仪就是根据这个原理分析颗粒大小的。 1.2 国内外激光粒度仪的发展史 一个10微米的颗粒，如果用0.633微米（红光he-Ne激光波长）的光去照射，那么衍射角就是4.4°；100微米的颗粒，衍射角就是0.44°了。世界上第一台激光粒度仪直到1970年前后(准确的年份有几种说法)才出现，就是因为它首先需要一种单色性、方向性都足够高、强度足够强的光源，这就是激光。所以它只能出现在激光器问世（1961年）之后。另外，探测衍射光场的分布需要硅光电探测器阵列，需要用到集成电路制作工艺；把衍射光的分布转换成粒度分布需要台式计算机，这些条件都是1960年以后才出现的。国内最早开始激光粒度仪研制的是天津大学的张以谟团队，当时是承接了国家科委的六五（1981年到1985年）科技攻关项目。项目于1989年通过了国家科委的技术鉴定。产品名称当时叫做“激光滴谱仪”，设定的应用对象是液体雾滴的粒度测量。比天津大学略晚开展激光粒度仪研制的单位还有上海机械学院（后改名“上海理工大学”）、山东建材学院（后并入济南大学）、四川省轻工业研究院、重庆大学和辽宁（丹东）仪器仪表研究所。从上面的介绍可以看出，国产激光粒度仪的出现时间比世界上最早的同类产品晚了大约20年。早期国产仪器的落后，首先就是因为起步的时间晚。起步晚的原因有这么几个：（1）国外开始研发激光粒度仪的时间正好是中国的文革时期，闭关锁国，国内的科研人员不太了解国外的动态，一直到1970年代末改革开放后，国外的产品卖到中国，以及国内的科研人员到国外进修，才知道有这么一种产品。（2）激光粒度仪的应用对象是从事粉体、浆料、乳液、胶体以及喷雾的科研和生产单位，当时中国在生产和科研两个方面都大幅落后于国外。国内的应用需求对该产品的研发的拉动不强烈。（3）在改革开放前以及改革开放后的很长一段时间，科研由高校和研究机构做，而生产由工厂做。科研单位感受不到应用的需求，而生产单位即使知道有需求，也没有能力设计一款光、机、电和计算机一体化的产品。（4）激光粒度仪作为当时的高精尖产品，需要激光器、电脑、形硅光电池阵列、半导体芯片等元器件和设备的配套，在上世纪六、七十年代，中国很难获得这些东西。目前国内的情况已经完全改观：一是国内需求拉动强烈，二是各种电子元件、计算机软硬件等都能在全球采购，三是国内的研发人员理论基础雄厚，创新意识强，能开展基础理论研究和技术创新。经过30多年的进步，国产激光粒度仪的技术已经能和全球同行并驾齐驱，并有一部分实现了超越。1.3 当前各种品牌对光学模型的应用从1.1节的讨论可以看到，如果只考虑远大于光波长的颗粒，并且只测量小角度的散射光（例如小于5°）的话，用衍射理论基本可以满足粒度测量的要求。衍射理论的优势在于数值计算相对简单，也不需要知道颗粒的光学参数（折射率和吸收系数）。但是如果想把粒度测量下限扩展到接近或小于光的波长，那么就不得不考虑更大角度范围的散射光了。现在的粒度仪测量下限可以达到光波长的1/10左右。图3表示出几种亚微米颗粒的散射光强分布。从图上可以看出，对小颗粒来说，不同粒径散射光强度分布的差别，主要在大角度上，甚至大到180°。这就需要仪器的光学系统能测量0°到180°全角范围的散射光，光学模型也必须用Mie散射理论了。图3 对数极坐标下亚微米颗粒的散射光强分布图中的坐标系是对数极坐标，方位角就是散射角，辐射线的长度是散射光强度的对数。(a)(d)分别表示1µm、0.5µm、0.25µm和0.12 µm的颗粒的散射光强分布。 目前国内国外的厂商，大多数采用复杂但严谨的Mie理论，但也有个别国外厂商还在用衍射理论。从所采用的光学模型来看，国内厂商与国外的主流厂商是同步的。相反，个别国外厂商还在用夫朗和费衍射理论，就显得抱残守缺了。1.4 对光学模型研究的新发现 激光粒度测试技术的研究者和厂商都隐藏着一个困惑：激光粒度仪无法正常测量3微米左右的聚苯乙烯微球。这是为什么？ 国内厂商——珠海真理光学仪器有限公司与天津大学的联合团队发现了造成这个困惑的根源：爱里斑的反常变化（ACAD）。通常我们都认为颗粒越小，爱里斑越大，于是颗粒大小与爱里斑大小之间有一一对应关系，所以粒度仪能够根据散射光的分布推算粒度分布。但事实上在有的粒径区间，会出现违反上述规律的情况：颗粒越小，爱里斑也越小。我们把这样的粒径区间叫做“反常区”。图4是根据Mie散射理论用数值计算的方法模拟出的聚苯乙烯微球的爱里斑的变化。图中粒径从3微米到3.5微米的爱里斑尺寸的变化就属于反常变化。对聚苯乙烯微球来说，3微米左右正好是在反常区，所以测量出现异常。研究论文发表于2017年。 图4 爱里斑的反常变化现象 该研究揭示出，任何无吸收或弱吸收的颗粒的光散射都存在反常现象。如果颗粒无吸收，则存在无限多个反常区。对粒度测量有影响的主要是第一反常区，其所处的粒径区间大约在0.5微米到10微米，具体位置跟颗粒与分散介质的折射率以及光波长有关。颗粒折射率越大，反常区中心对应的粒径越小。被测颗粒的粒径落在第一个反常区的话，通常的反演算法就难以根据散射光的分布计算出正确的粒度分布。反常现象对激光粒度测量的影响是普遍存在的，这将在第3节继续讨论。 爱里斑反常变化现象的发现与研究，是国内厂商与研究机构对激光粒度测试技术的创造性贡献，当然是世界范围内独一无二的，是领先于世界的。 2. 各种仪器的散射光接收系统 粒度仪的散射光接收系统决定了仪器能否获得充分的颗粒散射光信息，从而准确计算出被测颗粒的粒度分布。它是激光粒度仪的关键技术之一。 亚微米颗粒的散射光能分布见图5，其中假设了探测器的面积与散射角成正比，照明光是线偏振光，偏振方向垂直于散射面。其中图（a）表示全角范围内完整的散射光能分布。从中可以看出，垂直偏振散射光是分布在0°到180°的全角范围内的，对0.3微米以细的颗粒来说，散射光能的主峰分布处在40°到90°的前向大角度上。由于光能分布的主峰位置（如果有）与粒径之间有最显著的特异性，因此获取40°以上的散射光信息对亚微米颗粒测量至关重要。图5 亚微米颗粒的散射光能分布曲线(a) 全角范围的光能分布，(b) 正入射平板玻璃窗口得到的；(c) 斜置梯形玻璃窗口得到的 图6是当前国内外比较有影响力的几种品牌的激光粒度仪的散射光接收系统的光路图。其中图 (a)称为经典光路，又称正傅里叶变化光路。是激光粒度仪发展的早期就开始采用的光路。其特点是用平行激光束垂直入射到测量窗（池），相同角度的散射光通过傅里叶镜头后被聚焦到探测器的一个点上。其缺点是系统能接收的最大散射角受傅里叶镜头的孔径限制。目前能达到的最大孔径角是45°。如果颗粒分散在水介质中，那么对应的最大散射角是32°。这样的系统能测量的最小粒径约为0.4微米。图6 各种散射光接收系统原理图 图6(b)是一种逆（反）傅里叶变换系统。它用会聚光垂直照射到测量池。在小散射角上也能会聚同角度的散射光。但是大角度的聚焦不良，不过可以在光学模型的数值计算上对此进行补偿，并不影响对散射光分布的测量。它的好处是最大接收角不受透镜孔径限制。空气中的最大接收角可达60°或更大，对应于水介质中的散射角为41°以上。如果前向散射角继续增大，大于49°时，就会受到全反射规律的约束，无法出射到空气中，该以上角度称为“全反射盲区”。盲区内的散射光也就无法被探测器接收。这将丢失0.3微米及以细颗粒的散射光能主峰信息，见图5(b)。这种系统一般还设置后向探测器，能接收大于139°的散射光。对0.1左右的颗粒测量有帮助。 图6(c)是一种是多光束方案，是为突破全反射的限制而专门设计的。它用一束光作为主光束，正入射到测量池，用另外一束或两束光作为辅助光束，斜入射到测量池。如果设置后向探测器，则只需一束辅助光。。通常，为了尽量扩大仪器的测量范围，主光束用红色激光，而辅助光束用蓝色LED光源。假设辅助光的对测量池的入射角为45°，那么在该辅助光的配合下，测量盲区可以减小32°。如果只有主光束时散射角测量上限为41°，那么现在的测量上限可达73°。但是它的缺点是，主光束照明情况下的散射光测量和辅助光照明下的测量（如果两束辅助光，也要分别测量）必须分开进行，两次测量的数据拼接，不是一件容易做好的事情。如果辅助光和主光用不同的波长，还需要同时获取两种波长所对应的折射率。有时要得到一种波长的折射率都有困难，两种更难了。 图6(d)称为偏振光强度差（PIDS）方案（该图取自许人良博士未出版的书稿）。其特征是除了正入射的主光束以及配套的双镜头散射光接收系统外，另外串联了一个测量池，并在照明光行进路径的侧面设置对应不同散射角的探测系统。利用90°散射角周围垂直偏振的散射光与平行偏振的散射光的分布差异，分析亚微米颗粒的大小。存在的问题是: （1）主光束获得的信息与PIDS窗口获得的信息之间如何拼接？（2）PIDS测量利用了多种波长的照明光，要想获得多种波长的折射率是非常困难的。 图6(e)称为“斜置平行窗口”方案或“照明光斜入射”方案。作者最早于2010年提出该方案（专利）。它的优点是用一束照明光就可以突破全反射的限制，却没有多光束方案的数据拼接难题。比如说斜置20，被接收的最大散射角就可以增加到60°。但是要完全消除全反射的影响，必须斜置70°。此时入射光在探测平面上不能良好聚焦，从而影响了大颗粒的测量。这是作者没有在真理光学的产品中采用这种方案的原因，但有其他国产品牌在用这种方案。 图6(f)是真理光学在用的“斜置梯形窗口”光学系统。它只需一束照明光。测量池整体倾斜10°，不影响入射光的聚焦，测量池右侧的玻璃做成梯形，让接近或大于全反射临界角的散射光从梯形的斜面出射。这种方案能让前向最大散射角达到80°，使系统能够接收所有亚微米颗粒的散射光能分布的主峰信息，见图5(c)。这是目前前向散射接收角最大的光学系统，而且还只用了一束照明光，没有数据拼接问题。是一种世界领先的方案。3. 反演算法与粒度测试结果的真实性 反演算法就是把仪器测量得到的被测颗粒的散射光分布，结合事先根据光学模型的数值计算得到的预设的各种粒径颗粒的散射光能分布（组成“散射矩阵”），反向计算出被测颗粒的粒度分布的计算机程序。粒度分布是激光粒度仪输出的最终结果，它能否真实反映被测颗粒的粒度，是激光粒度仪性能的最终体现。3.1 获得真实的粒度测试结果的基本条件 能否获得好的粒度分布数据由以下三点决定： （A）充分的被测颗粒的散射光分布信息，最好含有光能分布的主峰（如果有）； （B）利用光学模型计算得到的散射光分布与粒度分布之间存在一一对应关系； （C）合理的算法。 各厂商的算法是技术秘密，外人无从知晓与评价。但是可以确定的是，如果条件（A）和（B）有缺失，一定会影响最终的粒度分布结果。从第2节的叙述我们已经看到，现有的各种散射光的接收方案都不能百分之百获得0到180°的散射光信息，但是有的方案好一些，比如图6(f)的方案；有的则有较大的信息缺口，比如图6(a)和(b)所示的方案。作者在第1节中谈到过，真理光学团队发现的爱里斑的反常变化，将导致在被测颗粒是透明的条件下，对于粒径落在第1反常区内的颗粒，条件(B)不能满足。 相对来说，国产的真理光学做得比较好。对条件(A)，前向最大散射角（介质中）的接收能力达到80°，能捕获所有颗粒的光能分布主峰，并且只用一束照明光，避免了不同照明光的数据拼接。对条件(B)，基于对爱里斑反常变化的原创发现和规律的深入研究，通过软硬件的结合，基本上解决了爱里斑反常变化对粒度分析的影响。 现在国内外各厂商都宣称自己的仪器能测量小到100纳米以细，大到数千微米，全量程无死角的粒度分布，但是上述条件(A) 和(B)的缺失，从客观上限制了这些仪器的测量能力，使得它们宣称的性能难以实现。3.2 国外某仪器有多种反演计算模式，不同模式会给出不同的粒度分析结果 有些国外仪器有多种反演计算模式。同样的被测样品，选不同的模式就会输出不同的结果。图7 国外某仪器不同反演模式输出不同结果的案例 图7是该仪器的实测案例。图7(a)是标称D50为150纳米的聚苯乙烯微球标样的测量结果。选“通用”模式时，D50为121纳米，与样品标称值相差较远，且分布曲线明显展宽；选”单峰窄分布”模式时，D50为148纳米，与样品标称值相符。图7(b)是标称D50为3微米的标样的测量结果。选“通用”模式时，结果呈现多峰，与样品的单分散特征完全不符；选“单峰窄分布”模式时，与样品形态特征及标称值相符。图7(c) 是一个人工配制的3个峰的SiO2 微球。选“通用”模式时，结果只有1个峰，完全失真；选“多峰窄分布”模式时，曲线呈现2个峰，结果比“通用”模式接近真实，但还是有失真。 从使用经验看，该仪器在测量颗粒标准样品时只能用“单峰窄分布”模式去分析。因为颗粒标准物质就是单峰窄分布的，所以这种做法颇有“量身定做”的意味。如果用 “通用”模式分析标准微球时，则经常出错。人们难免要问：“通用”模式连最容易测量的颗粒标准物质都给不出正确的结果，如何保证一般样品的测量结果是正确的？还有一个疑问是：一种仪器的不同模式给出不同的结果，究竟哪一个是正确的结果？ 上述问题如果没有合理的解答，那么从基本的科学逻辑出发，我们就可以得出这样的结论：一种仪器有多种分析模式是仪器性能不完善的表现。国产的真理光学的仪器就完全没有这样的问题。它只有一个统一的反演模式，不论测什么样品，都用同样的算法。图8是上述3个样品用国产真理光学仪器测量的结果：150纳米和3微米标样的D50值和分布形态完全符合预期，实际样品的3个峰也能得到正确的体现。图8 国产真理光学的激光粒度仪对三个样品的测量结果3.3 国内外仪器对爱里斑反常现象的处理 爱里斑的反常变化会导致一种散射光能分布对应多种粒度分布的可能性，从而使粒度仪得不到正确的粒度分布结果。图7(b)所示的3微米标样在某国外仪器“通用”模式下给出的完全失真的结果，就是因为3微米标样的构成材料是聚苯乙烯微球，这个粒径正好处在这种材料颗粒的第1个反常区。该国外仪器没能解决这个问题，所以在“通用”模式下得不到正确结果，而只能选用“单峰窄分布”这种量身定做的模式进行“特殊处理”。如果是普通的待测样品，由于事先无法知道被测颗粒的粒度分布特征，不知如何去“特殊”，就难以给出正确的结果。 目前除了真理光学以外，国内外的激光粒度仪厂家的通行做法是，在计算散射矩阵（光学模型）时，即使被测颗粒是透明的，也要人为加一个吸收系数，最常见的数值是0.1。这样在光学模型中就不会出现反常现象，从而使反演结果稳定，或者看上去比较正常。问题在于实际颗粒是无吸收的，人为加吸收必然使测量结果失真。 图9是一个碳酸钙样品的粒度测量结果。该样品经过沉降法的分离，去除了2微米以细的颗粒（可通过显微镜验证）。碳酸钙的折射率是1.69，无吸收。图9(a)是真理光学仪器的测量结果，2微米以细的颗粒含量几乎为零，与预期的一致。图9(b)是在光学模型中加了0.1的吸收系数后的反演结果：在2微米后拖了一个长长的尾巴。我们知道真实的粒度分布中，这个尾巴是不存在的，这是人为加吸收系数所引起的错误结果。有些国外仪器为了避免假尾巴的出现，人为地在1到3微米之间减去一定比例的颗粒含量。这种人为主观的处理会引起新的不良后果：如果在该粒径区域真实存在颗粒，也会被人为减少其含量甚至清零。图8(c)所示的SiO2样品在1微米到3微米之间有一个小峰，但是用该进口仪器测量的结果如图7(c)所示：无论用什么模式分析，这个真实存在的小峰都消失了。图9 在光学模型中给透明颗粒加吸收系数的后果（a）实际的粒度分布 （b）光学模型中加0.1吸收系数后得到的结果 可见，当透明颗粒的粒度分布处在反常区时，通过人为加吸收系数的方法无论怎么做，都有问题。目前国产的真理光学是世界上唯一解决了爱里斑反常变化困扰的厂家。3.4 国内外激光粒度仪对亚微米颗粒的测量能力的比较 采用图6(b)所示的散射光接收系统的仪器是国外品牌，在中国占有很可观的市场份额。然而这种结构由于丢失了0.3微米以细颗粒的光能分布主峰的信息（见图5(b)），从而注定了难以很好地测量0.3微米以细的实际样品（有别于标样，因此通常都用“通用”模式）。图10 某进口仪器和国产真理光学仪器测量纳米硅碳颗粒样品结果的比较 图10是某进口仪器和国产真理光学仪器测量纳米硅碳颗粒样品结果的比较。图10(a)是国外仪器的结果，图10(b)是真理光学的测量结果。两张图中的上图是粒度分布，下图是拟合光能分布与实测光能分布的对比。比较两种结果，可判断真理光学的结果更加真实、可靠。理由是： （A）真理光学的结果拟合残差只有0.43%，而进口仪器的拟合残差高达5.25%。前者拟合更好。 （B）真理光学给出的粒度分布曲线是单峰的，而进口仪器的结果是多峰的。经验告诉我们，正常制造出来的样品极少出现多峰的情况. （C）从光能拟合曲线看，进口仪器在第40单元后测量值（绿线）和拟合值（红线）之间出现较大的偏离，而国产仪器的两条曲线非常一致。 类似的0.3微米以细颗粒的测量案例还有很多。 4. 激光粒度仪行业的未来发展问题 前面三节从激光粒度仪的光学模型、散射光接收系统和反演算法及实际测量能力等三项硬核技术方面对比了国内外激光粒度仪的技术水平和测试性能，表明国产激光粒度仪不会逊色于国外同类产品。真理光学团队发现的爱里斑反常变化现象及规律、独创的斜置梯形窗口克服前向超大角测量盲区以及统一的反演算法等技术，则领先于世界同行。但是，对于激光粒度仪整个行业来说，还存在需要改进甚至急需改进的地方。我的建议如下：（1）国内外的厂家都应正视粒度测量数据对比困难的问题 目前，全球范围内激光粒度仪测量实际样品时给出的数据经常是不可比的。对同一颗粒样品，不同品牌的仪器的测量结果不可比；同一厂家生产的仪器，不同型号之间的结果不可比；更绝的是同一台仪器不同反演模式给出的结果也不可比。到目前为止，对这三个“不可比”，都没有人拿出令人信服的、符合科学的解释。 作者尝试分析一下原因。从理论上说，大家测量相同的样品，使用相同原理的仪器，应该得到相同的结果（在合理的误差范围内）。两个结果如有不同，那么至少有一个结果是错的，甚至两个结果都是错的。这就说明当前国内外的各种激光粒度仪还存在不完善的地方。这些不完善包括：（A）光散射模型上，有的仪器还在使用夫朗和费衍射理论；（B）光的全反射现象的制约，或者大角与小角散射光数据拼接的困难，导致有的仪器没有获得或者没有准确获得大角散光的信息，影响了0.3微米以细颗粒测量的准确性；（C）爱里斑的反常变化引起粒径与散射光分布之间一一对应关系的破坏，除了真理光学，其他品牌都采用人为地在光学模型中给颗粒添加吸收系数的方法来敷衍性地解决，但是没有真正解决，导致结果失真；（D）一种仪器有多种反演算法，从逻辑上就可断定这样的算法是不完善的，而根据作者分析，这个不完善又和不完善点（B）和（C）有关。（E）仪器厂商为了迎合客户的偏好，对原始的粒度分析结果进行了失实的修饰，比如把多峰分布改为单峰分布，把粒度分布中粗、细方向的展宽改窄等等。 仪器技术上的不完善，需要国内外厂家去正视问题，然后改正原先的不足。（2）国内用户应破除对进口仪器的迷信心理 国内很多用户都认为进口仪器就是比国产仪器好。国内用户要是遇到进口仪器的测量结果与国产仪器数据不一致的情况，第一反应就是国产仪器错了。我在前面分析过，进口仪器不比国产仪器好，请用户客观判断。 另一方面，国内有的仪器厂家也拿自己的仪器结果能和国外的结果相一致，来证明自己的高水平。这是自我矮化行为，当然也表明该厂家对自己制造的仪器没有信心。但是国内厂家的这种行为会助长用户原本就有的认为国产仪器水平低的心理。（3）激光粒度仪测量数据的正确运用问题 激光粒度测试报告的核心内容是体积粒度分布。形式上可以是表格或者曲线。有时为了简洁起见，用特征粒径来表示粒度分布。最常见的是D10、D50和D90三个数。其中D50表示样品颗粒的平均粒径（与之并行的也可用D[4,3]）），而D10和D90分别表示粒度分布往小粒径和大粒径方向延伸的宽度。在大多数情况下，一个粉体样品的平均粒径和分布宽度（或者均匀性）确定了，其粒度特征也就基本确定了。激光粒度仪国家标准（GB/T 19077-2016/ISO 13320：2009）中明确规定，不允许用D100的数值。这是因为从概率论分析，D100的数值是不稳定的，另外D100实际上并不代表颗粒样品中的最大粒直径。如果把这个值作为最大粒，可能会引发严重的应用后果。 然而在有些激光粒度仪的应用行业，例如电池的正负极材料行业，其国家标准中就把激光粒度仪的Dmax（即D100）作为控制指标。该行业内上下游间的粒度控制指标中，不仅包含了D100，还包还可了D0和Dn10，这些都是误导性的应用。（4） 激光粒度仪的测量下限和上限被严重夸大的问题 目前激光粒度仪的测量范围动辄下限10纳米，上限5000微米以上。这显然被严重夸大了。这会误导客户，扰乱市场。需要行业自律。国家相关组织也要加强督导的力度。

德国Fritsch激光粒度仪 诚招全国代理商 &mdash &mdash 北京诚驿恒仪科技有限公司 北京诚驿恒仪科技有限公司是一家专业从事进口仪器设备引进的公司。公司自2006年成立以来，一直服务于各大高校及科研院所，为生化制药、石油化工、地质和新材料等高新技术领域提供先进的分析仪器设备和相应的试剂耗材，并得到了广大客户的一致好评。 目前公司主要代理产品如下： 德国Fritsch激光粒度仪； 德国Accurion（Halcyonics）高精度主动减震系统； 新西兰Rocklabs破碎、研磨系统及含金参比物； 德国J.U.M.在线总烃、甲烷和非甲烷监测仪 美国Savillex酸蒸馏器、等离子质谱雾化器及其他PFA材质的实验室器具； 公司为进一步扩展国内市场，此次特面向全国诚招德国Fritsch&mdash &mdash 激光粒度仪代理商： 一．品牌介绍： 德国Fritsch公司成立于1920年，是一家实验室样品处理以及粒度分析仪器设计和生产的专业性公司，一直以来样品制备和粒度分析的技术都是Fritsch的核心竞争力，它们的设备以最简便的操作和最可靠的技术而著称，Fritsch激光粒度仪更是有着超过25年的实践经验。 我司代理的&ldquo analysette 22&rdquo 系列激光粒度仪是Fritsch最具代表性的新型大量程激光粒度仪，应用了主流的反傅里叶技术与它专利的移动样品池技术，具备测量范围广，体积小，干湿分离易转换等一系列优点，并且采取了双激光束设计，为用户在最大限制度上提供质量保证。 二．代理优势： 1.产品技术含量高，具备不可比拟的市场竞争性 2.价格方面 我们将根据数量及金额给予代理商有竞争力的价格 3.服务方面，我公司有专职的技术工程师团队，对于产品的安装调试及产品出现的问题都可以进行快速的回应。 三．代理要求： 1.有销售粒度分析仪的成功项目 2.有粒度分析仪应用的行业背景 有意者可通过以下方式与我司联系： 招商电话：010-82382578 82601938 传 真：010-82382580 E-mail：info@chinyee.cn 公司网站：www.chinyee.cn 公司地址：北京市海淀区中关村东路18号财智国际大厦A座1505

中国，上海 —— 2018年10月讯 ——贝克曼库尔特生命科学事业部推出新一代激光衍射粒度分析仪LS 13 320 XR，以满足制药和工业领域质量控制和研究应用的严苛要求。贝克曼库尔特公司已有数十年颗粒表征分析的历史。作为颗粒产品的重要一员，多波长PIDS专利技术（专利号：4953978；5104221）的激光衍射粒度分析仪LS系列一直是业内的翘楚。新一代LS 13 320 XR是一款全自动、高准确性、高分辨率、高重现性以及操作极简的干湿两用粒度分析仪。其采用专利设计的X型对数排布的检测器阵列，可准确记录散射光强信号，获得真实准确的粒度分布。而132枚检测器更能清晰地区分不同粒度等级间散射光强谱图的差异，无需预估样品峰型，无需选择分析模型，便可轻松准确分析多峰样品，粒径测量范围从10 纳米至3,500 微米。在亚微米范围，为了从根本上解决传统方法对亚微米颗粒光强谱图差异区分差的难点，LS 13 320 XR采用偏振光强度差散射（PIDS）专利技术来分析多波长和多偏振下的样品，不仅可以真正实现小至10纳米的颗粒测量，而且还可以直接检测亚微米范围内的多峰分布，获得亚微米范围内更高的分辨率和准确性。ADAPT操作软件，不仅界面更加直观，而且增加了触摸屏技术，非常易于使用，无需操作经验，简单三步轻松获得准确的数据。醒目的导航轮，仅需一步便可完成数据的显示和导出。而为了更迅速的了解样品质量情况，软件可自动对测量结果标注绿色或红色，实现自动合格/不合格管理，直接质控。新一代激光衍射粒度分析仪LS 13 320 XR满足对于粒度测试的需求，适用于各种应用环境，从食品饮料质量控制、工业制造到小分子和生物制药应用领域。贝克曼库尔特生命科学事业部颗粒特性高级市场经理Dave Dunham表示：“在各种严苛环境下，LS 13 320 XR都能为客户提供灵活且优异的性能，我们对其检测结果的准确性和再现性以及最终产品的一致性信心十足！”*本产品仅用于科研，不用于临床诊断。关于贝克曼库尔特生命科学事业部贝克曼库尔特生命科学事业部一直致力于改善全世界人类的健康。贝克曼库尔特公司为广大科研、商业实验室的生命科学研究工作者们提供先进的仪器系统、试剂和完善的技术服务与支持，不断促进生物学科研的新技术发展。贝克曼库尔特公司不仅在离心机和流式细胞仪的行业位于前列，而且长期以来一直是生命科学仪器和解决方案的创新者，其产品主要用于前沿的重要研究领域，包括基因组学、蛋白质组学等。欲了解更多信息，敬请访问贝克曼库尔特全球网站www.BeckmanCoulter.com和中文官方网站www.beckmancoulter.cn。© 2018 Beckman Coulter, Inc. 保留所有权利。贝克曼库尔特、个性化标识和贝克曼库尔特产品以及服务标记均系贝克曼库尔特公司在美国和其他国家的商标或注册商标。

济南微纳颗粒仪器股份有限公司是集研发、生产、销售激光粒度仪仪器设备于一体的高新技术企业（证券名称：“微纳颗粒”，证券代码430410）。公司的前身为山东建材学院颗粒测试研究所，研究激光粒度测试技术自1982年承担国家七五科技攻关项目伊始，至今已有35余年的历史。 济南微纳35年专业研发激光粒度仪，30余项专利技术，从成功研发中国第一台激光粒度仪至今连创中国十多个第一!!! 济南微纳是行业领先品牌—"中国颗粒测试技术的领航者"、"中国颗粒测试第一股"！ 主要产品激光粒度分析仪、纳米激光粒度仪、喷雾激光粒度仪、颗粒图像分析仪等系列均代表同行业最高水平. 激光粒度仪咨询电话： 4000-1919-82 0531-88873312 （济南微纳颗粒仪器股份有限公司） 公司总部员工有100人左右，其中高级工程师、工程师20人，拥有一支高科技含量的技术研发团队。微纳颗粒公司以高校为依托，培养了一流的技术开发团队，90%的员工具有本科以上学历，其中包括光学、电子、计算机、化工、材料各方面的专家和教授。公司的首席专家任中京教授，是我国激光粒度分析技术的开创者，在颗粒测试领域享有崇高声誉。 微纳颗粒公司以“发展与普及当代先进的颗粒测试技术”为己任，研制的激光粒度仪、纳米粒度仪、颗粒图像分析仪、喷雾粒度仪、在线粒度监测仪、颗粒计数器等系列的颗粒分析仪器均代表了国内同行业最高水平，并于2006年推出代表世界先进水平的在线测试激光粒度仪，2007年推出动态颗粒图像分析仪，2009年推出国内第一台动态光散射原理的光相关纳米粒度仪。将中国颗粒测试技术推向一个全新的高度。多年来济南微纳以先进的科技实力及过硬的产品质量，为中国科学学院、山东省科学院、北京大学、清华大学、上海交通大学等高校科研院所、及中国石化胜利油田有限公司、鞍钢集团、立邦涂料有限公司、中国民用航空总局等各行业的龙头企业提供技术支持与服务，获得了广大用户的好评。 济南微纳从成功研发中国第一台激光粒度仪至今连创中国十多个第一。济南微纳在颗粒测试领域不仅技术上遥遥领先，而且引领着中国颗粒测试技术的发展方向，并且多项产品和技术获得国家专利。 中国第一台激光粒度仪！ 中国第一台干法激光粒度仪！ 中国第一台动态颗粒图像仪！ 中国第一台喷雾激光粒度仪！ 中国第一台纳米激光粒度仪！ 中国第一个在线粒度监测系统！ 为追求公司的长远战略，实现更大空间的跨越式发展。在山东省济南市和高新区政府的大力支持下，我公司于2010年完成了股份制公司改制，2013年通过新三板上市评估流程。2014年作为中国颗粒测试行业的第一支股票，证监会核定微纳公司证券名称为：“微纳颗粒”，证券代码为：430410。并于2014年元月24日在北京《全国中小企业股份转让系统》进行上市挂牌。微纳公司成功登陆新三版，实现了中国颗粒仪器界在股市上零的突破，代表着一个行业走向成熟的里程碑。微纳公司将秉承自身作为中国颗粒测试技术的领航者的职责，再接再厉为中国粒度测试技术赶超世界一流水平做出不懈努力。

p 　　激光粒度仪是专指通过颗粒的衍射或散射光的空间分布来分析颗粒大小的仪器。现在许多用户在市场上挑选激光粒度仪的时候，都感到非常为难，因为一方面对激光粒度仪的了解不太多 另一方面市场上鱼龙混杂，各个厂家都说自己的粒度仪是最好的，不知听谁的好。 /p p 　　挑选激光粒度仪首先要十分注重仪器的准确度和重复性。分辨是否只要用亚微米的标准颗粒测试一下就可分辨 粒度范围宽，适合的应用广，最好的途径是全范围直接检测，这样才能保证本底扣除的一致性。不同方法的混合测试，再用计算机拟合成一张图谱，肯定带来误差。激光粒度亿一般选用2mW激光器，功率太小则散射光能量低，造成灵敏度低 另外，气体光源波长短，稳定性优于固体光源。 /p p 　　在挑选激光粒度仪还要要了解其分散方式是怎样的，一个样品要得到一个客观的测试结果，只有分散的好，才能测出正确的结果。最后要检查激光粒度仪的检测器，因为激光衍射光环半径越大，光强越弱，极易造成小粒子信/噪比降低而漏检，所以对小粒子的分布检测能体现仪器的好坏。 /p p 　　原帖链接：http://bbs.instrument.com.cn/topic/3443446 /p

激光粒度仪是一种常用的粒度测试仪器，广泛应用于制药、化工、能源、建材、地矿、环保等行业，以及高校、科研院所、军工等领域；按工作原理，主要分为静态光散射激光粒度仪（俗称“静态激光粒度仪”）和动态光散射激光粒度仪（俗称“纳米粒度仪”）。为了更好的了解激光粒度仪市场，仪器信息网对2021年激光粒度仪中标标讯整理分析，供广大仪器用户参考。（注：本文数据来源于公开招中标信息平台，共统计激光粒度仪中标公告234条，不包括非招标形式采购及未公开采购项目，主要反映激光粒度仪科研市场变化，结果仅供定性参考。）从时间维度来看，2021年激光粒度仪月度中标数量波动较大。1-5月份科研市场采购需求疲软，招投标市场表现低迷；6月份中标数量激增，达到全年峰值，主要原因在于马尔文帕纳科在本月分别中标一批Mastersizer 3000激光粒度仪与一批Zetasizer Pro纳米粒度及电位分析仪；下半年中标数量虽有波动，但整体保持在相对高位。从季度分布来看，2021年激光粒度仪中标数量逐季增加，与2020年趋势基本相似。据公开招中标信息平台统计，2021年激光粒度仪招标单位覆盖29个省份、自治区及直辖市。广东省中标数量再列第一，排名二到五位的依次为江苏、北京、浙江、山东；激光粒度仪采购需求连续两年集中在以上五个省市。四川、山西、河北、辽宁、河南各省中标数量排名位于第二梯队，其中，河北与河南两地浮现激光粒度仪“采购大户”，2021年，河北化工医药职业技术学院、河北省药品医疗器械检验研究院、郑州大学分单次或多次采购了一批激光粒度仪，仪器总价均超过200万元。2021年激光粒度仪采购用户单位类型对采购单位分析发现，2021年，来自大专院校/科研院所的采购比例有所提升，高达79%；而企业占比缩减至5%。“十四五”期间，科技创新被提到前所未有的高度，国家实验室及研究机构的建设浪潮势必为科学仪器市场带来新的机遇，激光粒度仪厂商应高度关注，提前布局。2021年中标激光粒度仪类型分布从中标激光粒度仪类型来看，2021年纳米粒度仪采购需求激增，中标数量占比47%，创历年新高。近年来，随着新能源、生物医药、纳米技术等行业的迅速发展，对纳米颗粒尺寸表征的需求呈现指数般增长态势，国内外激光粒度仪生产厂商积极响应市场需求，纷纷推出纳米粒度及电位分析仪。2020年，马尔文帕纳科重磅发布Zetasizer Advance系列纳米粒度电位仪，包括Lab，Pro，Ultra三个型号；2021年，丹东百特隆重推出BeNano系列纳米粒度及 Zeta 电位仪，包括BeNano 90 Zeta、BeNano 180 Zeta、BeNano 180 Zeta Pro等多个型号；珠海欧美克高调发布NS-90Z纳米粒度及电位分析仪，成功引进和吸收了马尔文帕纳科纳米颗粒表征技术。随着各方入局及新产品的推出，纳米粒度仪市场迎来良好发展机遇。2021年激光粒度仪中标价格分布纵观整体中标价位分布，30万元以上的中高端激光粒度仪更受科研用户青睐，合计占比达67%。长期以来，国产品牌往往占据中低端市场，进口品牌则在高端市场占绝对优势；值得一提的是，国产品牌开始逐渐向高端市场渗透，2021年，多条中标讯息显示，丹东百特激光粒度仪中标单价超过40万元。2021年进口/国产品牌中标数量占比2021年激光粒度仪各品牌中标数量占比分布2021年激光粒度仪中标市场上，国产占比35%，进口占比65%，与2020年相比保持稳定。聚焦中标品牌，马尔文帕纳科以41%的占比稳坐榜首；丹东百特位列第二，占比19%，持续领跑国产品牌榜；麦奇克凭借7%的占比重回前三；济南微纳与珠海欧美克紧跟其后，并列第四，占比6%；布鲁克海文与安东帕中标数量旗鼓相当，各占比5%。其他表现较好的品牌还有新帕泰克、HORIBA、真理光学、Sequoia、贝克曼库尔特、美国PSS等。根据2021年中标数据信息，仪器信息网整理了2021年招投标市场“出镜率”较高的激光粒度仪明星型号，榜单如下：仪器类型品牌型号纳米粒度及Zeta电位仪马尔文帕纳科Zetasizer Pro激光粒度仪马尔文帕纳科Mastersizer 3000激光粒度仪丹东百特Bettersize2600纳米粒度及Zeta电位仪丹东百特BeNano 90 Zeta纳米粒度及Zeta电位仪安东帕Litesizer 500纳米粒度及Zeta电位仪麦奇克Nanotrac Wave II纳米粒度及Zeta电位仪布鲁克海文NanoBrook Omni纳米粒度及Zeta电位仪布鲁克海文NanoBrook 90plus PALS激光粒度仪欧美克LS-909激光粒度仪济南微纳Winner802

仪器信息网讯 激光粒度仪是基于光衍射现象设计的仪器，当光通过颗粒时产生衍射现象（其本质是电磁波和物质的相互作用）。衍射光的角度与颗粒的大小成反比。不同大小的颗粒在通过激光光束时其衍射光会落在不同的位置，位置信息反映颗粒大小；同样大的颗粒通过激光光束时其衍射光会落在相同的位置。衍射光强度的信息反映出样品中相同大小的颗粒所占的百分比多少。激光粒度仪主要由激光器、样品池、光学系统、信号放大及A/D转换装置、数据处理及控制系统组成。目前，激光粒度仪的技术已经逐渐发展成熟，基础性创新成果鲜有问世，但是技术性的革新却依然层出不穷，与行业相关的应用型研究也十分活跃。近年来，随着纳米技术的发展，激光粒度仪在纳米材料的研究和生产中得到了广泛的应用。同时，激光粒度仪的技术也在不断更新和完善，分辨率和测试范围不断提高，能够满足更多领域的需求。为帮助380万+用户解决选型的痛点和困惑，仪器信息网特开设“Easy选型”直播节目，从选型原则、技术进展、行业标准、市场表现、用户口碑、使用反馈、应用支持、售后服务、案例分享、真机测评等多个维度，为用户了解技术采购带来一些实用经验。6月6日，仪器信息网将启动第40期“激光粒度仪”选型直播， 届时将邀请领域专家与仪器厂商畅谈选型经验，与直播间网友进行互动，欢迎报名预约。扫码预约观看直播直播日程日期日程邀请嘉宾14:00-15:00专家对话和互动答疑1、 激光粒度仪关键技术2、激光粒度仪研发及应用趋势3、激光粒度仪选型注意事项4、直播间互动答疑专家团队嘉宾1：蔡小舒 上海理工大学能源与动力工程学院教授嘉宾2：李雪冰 百特技术总监主持人：仪器信息网资深编辑 杨厉哲15:00--15:40丹东百特粒度仪生产制造云参观15:40--16:10纳米粒度电位仪的原理和选型宁辉 百特产品总监 16:10--16:20用户互动答疑16:20--16:30抽奖及结束语报告嘉宾简介蔡小舒，上海理工大学能源与动力工程学院教授。研究领域涉及到颗粒测量、两相流在线测量、燃烧检测诊断、排放和环境监测、湍流实验研究、热能工程、透平机械、生命科学等测量方法、技术和应用的研究。先后负责了两机重大专项项目、973、863、国家自然科学基金重点项目、仪器重大专项项目和面上项目、科技部和上海市项目等纵向项目，国际合作项目以及企业委托项目。发表论文200多篇，获发明专利20多项。曾任中国颗粒学会、中国计量测试学会、中国工程热物理学会、中国动力工程学会、上海颗粒学会等的副理事长、常务理事、理事、理事长等，担任4个SCI刊物副主编、编委和多个国内学术刊物编委，多个国内外学术会议的名誉主席，主席等。李雪冰博士，现任职丹东百特仪器有限公司技术总监CTO，颗粒表征综合解决方案专家，中国科学技术大学纳米材料方向博士毕业。具有十几年颗粒表征研究和应用经历，熟悉国内外各种品牌的颗粒分析仪器性能和特点，长期担任颗粒协会会员、仪器信息网物性检测评审专家、粉体网颗粒表征专家等职务，常年受邀参加新能源、制药、化工领域等会议并做相关报告，是一位具有丰富实践经验的颗粒表征技术专家。宁辉博士，丹东百特仪器有限公司产品总监CPO，是全国纳米技术标准化技术委员会委员，具有十几年产品研发和产品应用的研究经历，他带领团队成功研制了动态光散射纳米粒度和电泳光散射Zeta电位仪，产品性能达到国际先进水平，填补了国内空白，是一位具有技术过硬与实践经验的颗粒表征技术专家。6月6日下午2点，专家坐镇直播间，分享案例，讲解经验，还有多种精美礼品赠送。仪器信息网视频号，扫码一键预约

p strong span style=" font-family:宋体" & nbsp & nbsp 编者按： /span /strong span style=" font-family:宋体" 在 /span 8 span style=" font-family:宋体" 月初，张福根博士的激光粒度仪导论从原理、结构、报告解读、参数拾遗四个维度对激光粒度仪进行了条分缕析，仪器信息网特设专栏刊登了张福根博士的四篇论述文章。好文如佳酿，兴难尽而回味长，幸而大家手笔未歇，从今日起，激光粒度仪应用导论的后续珠玉，将继续晦养读者的头脑，本文飨食读者的，是激光粒度仪导论之性能特点篇 /span ~ /p p style=" text-align:center" strong span style=" font-family:宋体" 激光粒度仪导论之性能特点篇 /span /strong /p p span style=" font-family:宋体" & nbsp & nbsp & nbsp /span span style=" font-family:宋体" 这里所谓的“性能特点”，是激光粒度仪相对于其他原理的粒度测量仪器而言的。除激光粒度仪外，当前市面上主流的粒度仪还有：（1）颗粒图像仪，分为动态和静态两类；（2）电阻法（Electric sensing zone 或 Electric resistance）颗粒计数器；（3）沉降法粒度仪，按照沉降力的来源分为重力沉降和离心沉降两类；按照沉降速度的测量方法分为光透沉降、X-线沉降、沉降管和沉降天平等多种；（4）动态光散射（Dynamic light scattering）粒度仪。鉴于动态光散射仪器只测量纳米和亚微米颗粒，与激光粒度仪的测量范围重叠部分很少，不应放在一起比较。本文讨论的激光粒度仪性能特点是相较于以上前3类仪器而言的 /span span style=" font-family:宋体" 。 /span /p p style=" text-indent:28px" strong span style=" font-family:宋体" 动态范围大 /span /strong /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-family:宋体" 所谓动态范围是指仪器在一个量程内能测量的最大粒径与最小粒径之比。现在大部分品牌的激光粒度仪都无需调整量程（通过更换傅里叶透镜或调节测量池位置实现），所以仪器的测量范围就是仪器的动态范围。 /span /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-family:宋体" 激光粒度仪的动态范围是由仪器同时能测量的最大散射角和最小散射角决定的。从原理分析，如果只测量前向散射光，测量下限能达到0.3µ m左右；如果光的探测角度范围扩展到后向，那么测量下限可达到0.1µ m。测量上限则由仪器的等效焦距和探测器最小单元的扇形平均半径决定（参考文献：胡华, 张福根等. 激光粒度仪的测量上限. 光学学报, 2018, 38(4): 0429001）。大多数品牌都能轻松测到1000µ m。可见激光粒度仪的动态范围能达到3300:1（无后向散射）或10000:1。 /span /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-family:宋体" 需要说明的是，大多激光粒度仪厂商都把自己产品的测量下限宣传得很小，例如0.01微米（即10纳米），而把上限说得很大。有些是缺乏科学基础的。用户采信时要谨慎。 /span /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-family:宋体" 不管怎样，其他3类粒度仪的动态范围都在 /span span style=" font-family:宋体" 100 /span span style=" font-family:宋体" 左右或者更小。可见激光粒度仪的动态范围远大于其他原理的仪器，这给用户使用带来极大的方便。 /span /p p class=" MsoListParagraph" style=" margin-left:24px" strong span style=" font-family:宋体" 测量速度快 /span /strong /p p & nbsp & nbsp & nbsp span style=" font-family:宋体" 激光粒度仪的测量过程主要包括背景测量、投样和搅拌循环、散射光测量、数据反演计算以及报告显示等。整个过程大约需要1分钟左右。当然这里不包括前期的样品制备过程。对难分散样品，在投入仪器的分散槽之前，需用外置的高功率超声分散器进行预处理，这个过程从数秒到几分钟，视样品不同而异。不过难分散样品的预分散对任何仪器都是必须要做的。 /span /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-family:宋体" 预处理后的测量时间，电阻法仪器也很快，整个过程也在1分钟左右。沉降法仪器每次测量都要等整个沉降过程完成，同时为了满足斯托克斯定律要求的层流条件，沉降速度还不能太快。这样就造成测量过程需要30分钟甚至更长。静态图像法需要一幅一幅地处理图像，还需要人工干预，测一个样需要30分钟或更长。动态图像仪需要数分钟。 /span /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-family:宋体" 综上所述，激光粒度仪的测量速度是所有现存的粒度仪中最快的仪器之一。 /span /p p class=" MsoListParagraph" style=" margin-left:24px" strong span style=" font-family:宋体" 重复性和再现性好 /span /strong /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-family:宋体" 重复性是指将制备好的颗粒样品输送到测量池后，让仪器进行多次测量，不同次测量结果之间的一致性。重复性又称“测量精度”。重复性通常用多次测量结果的相对均方差或标准差来表示。 /span /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-family:宋体" 有必要提醒的是，同一台仪器，量程的中段往往测量精度高，两端的测量精度低。在不加说明的情况下，都是指量程中段的精度。另外对粒度测量，重复性还跟样品的特性有关。首先是粒度分布宽度的影响。宽度越宽，重复性越低。其次跟样品在介质中的分散难易有关，容易团聚的样品，重复性低。 /span /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-family:宋体" 激光粒度仪比较典型的精度指标是：对单分散（即理论上认为所有颗粒有相同的粒径）样品，D50重复性误差小于 /span span style=" font-family:宋体" 0.5% /span span style=" font-family:宋体" ，甚至 /span span style=" font-family:宋体" 0.2% /span span style=" font-family:宋体" 。对一般的多分散样品（最大最小颗粒之比 /span span style=" font-family:宋体" 10 /span span style=" font-family:宋体" 到 /span span style=" font-family:宋体" 20 /span span style=" font-family:宋体" 倍），国际标准 /span span style=" font-family:宋体" ISO13320 /span span style=" font-family:宋体" （ /span span style=" font-family:宋体" 2009 /span span style=" font-family:宋体" 版）的要求是：” /span span style=" font-family:宋体" D50 /span span style=" font-family:宋体" 重复误差小于 /span span style=" font-family:宋体" 3% /span span style=" font-family:宋体" ， /span span style=" font-family:宋体" D10 /span span style=" font-family:宋体" 和 /span span style=" font-family:宋体" D90 /span span style=" font-family:宋体" 重复误差小于 /span span style=" font-family:宋体" 5% /span span style=" font-family:宋体" 。如果粒径小于 /span span style=" font-family:宋体" 10 /span span style=" font-family:宋体" 微米，相对误差可以翻倍”。现行的商品化激光粒度仪， /span span style=" font-family:宋体" 重复性误差大多远小于国际标准的要求 /span span style=" font-family:宋体" 。 /span /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-family:宋体" 再现性是指不同的人对同一样品进行测量（有时为了简便，也有同一个操作者，对同一样品多次取样再测量），得到的结果之间的一致性。显然，重复性是再现性的基础。由于受取样的代表性、样品制备方法（比如分散，移样的手法等）的差异的影响，再现性误差总是大于重复性误差。不过由于激光粒度仪有很高的重复精度，并且取样量比其他测量方法大，因此再现性也可以做到很高。 /span /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-family: 宋体" 不论是重复性误差还是再现性误差，一般都是用相对或绝对均方差来表示的。我们了解到有的用户对粒度测量误差的物理意义不甚了解或不甚准确，在此特意再解释一下： /span /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-family: 宋体" 我们首先要弄清楚，不论是平均粒径、边界粒径或者用户特别感兴趣的其他测量值，每一次的测量值跟上一次都不可能完全一样，因此每一个量的测量都存在误差。现在假设某一个量（例如D50）在n 次测量中，得到的数值分别为a sub 1 /sub ，a sub 2 /sub ，?，a sub n。 /sub /span /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-size:14px font-family:& #39 Calibri& #39 ,& #39 sans-serif& #39 " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/06638399-24f9-44c5-9f0f-6f0309d6149d.jpg" title=" 专栏5图1.png" / /span /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-family: 宋体" 举个例子：设我们对一个颗粒样品进行了10次测量，每次的测量值见表2。其平均值和标准差分别为14.139微米和0.021微米。所以 /span span style=" font-family: Symbol" ` /span span style=" font-family: 宋体" a +S=14.139+0.021=14.160 /span span style=" font-family: 宋体" （微米），把测量值和这个上边界值对比，可以发现第4、第5共2个测量值超出； /span span style=" font-family: Symbol" ` /span span style=" font-family: 宋体" a -S=14.139-0.021=14.118 /span span style=" font-family: 宋体" （微米），把测量值和这个下边界对比，可以发现第6、第10共2个测量值超出；总共有4个测量值超出 /span span style=" font-family: Symbol" ` /span span style=" font-family: 宋体" a-S, /span span style=" font-family: Symbol" ` /span span style=" font-family: 宋体" a+S /span span style=" font-family: 宋体" 的区间，占测量值个数的40%，换言之，有60%的测量值在这个区间内。 /span /p p style=" text-align:center text-indent:29px" span style=" font-family: 宋体" 表2 测量误差的含义举例 /span /p table border=" 0" cellspacing=" 0" cellpadding=" 0" width=" 547" tbody tr style=" height:25px" class=" firstRow" td width=" 113" nowrap=" " rowspan=" 2" style=" border-style: solid border-color: windowtext windowtext black border-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 25" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 序号 /span /p /td td width=" 95" rowspan=" 2" style=" border-style: solid solid solid none border-top-color: windowtext border-top-width: 1px border-bottom-color: black border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 25" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 单次测量值（微米） /span /p /td td width=" 94" rowspan=" 2" style=" border-style: solid solid solid none border-top-color: windowtext border-top-width: 1px border-bottom-color: black border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 25" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 测量值与上边界的差 /span /p /td td width=" 80" rowspan=" 2" style=" border-style: solid solid solid none border-top-color: windowtext border-top-width: 1px border-bottom-color: black border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 25" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 正值表示超出 /span /p /td td width=" 91" rowspan=" 2" style=" border-style: solid solid solid none border-top-color: windowtext border-top-width: 1px border-bottom-color: black border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 25" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 测量值与下边界的差 /span /p /td td width=" 50" rowspan=" 2" style=" border-style: solid solid solid none border-top-color: windowtext border-top-width: 1px border-bottom-color: black border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 25" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 负值表示超出 /span /p /td td style=" border: none " width=" 0" height=" 25" br/ /td /tr tr style=" height:30px" td style=" border: none " width=" 0" height=" 30" br/ /td /tr tr style=" height:20px" td width=" 113" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid border-right-color: windowtext border-bottom-color: windowtext border-left-color: windowtext border-right-width: 1px border-bottom-width: 1px border-left-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 1 /span /p /td td width=" 95" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 14.149 /span /p /td td width=" 94" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" -0.011 /span /p /td td width=" 80" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" br/ /td td width=" 91" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 0.031 /span /p /td td width=" 50" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" br/ /td td style=" border: none " width=" 0" height=" 20" br/ /td /tr tr style=" height:20px" td width=" 113" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid border-right-color: windowtext border-bottom-color: windowtext border-left-color: windowtext border-right-width: 1px border-bottom-width: 1px border-left-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 2 /span /p /td td width=" 95" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 14.152 /span /p /td td width=" 94" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" -0.008 /span /p /td td width=" 80" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" br/ /td td width=" 91" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 0.034 /span /p /td td width=" 50" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" br/ /td td style=" border: none " width=" 0" height=" 20" br/ /td /tr tr style=" height:20px" td width=" 113" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid border-right-color: windowtext border-bottom-color: windowtext border-left-color: windowtext border-right-width: 1px border-bottom-width: 1px border-left-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 3 /span /p /td td width=" 95" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 14.138 /span /p /td td width=" 94" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" -0.022 /span /p /td td width=" 80" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" br/ /td td width=" 91" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 0.02 /span /p /td td width=" 50" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" br/ /td td style=" border: none " width=" 0" height=" 20" br/ /td /tr tr style=" height:20px" td width=" 113" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid border-right-color: windowtext border-bottom-color: windowtext border-left-color: windowtext border-right-width: 1px border-bottom-width: 1px border-left-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 4 /span /p /td td width=" 95" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px background-color: yellow padding: 0px 7px background-position: initial initial background-repeat: initial initial " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 14.174 /span /p /td td width=" 94" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 0.014 /span /p /td td width=" 80" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" Over /span /p /td td width=" 91" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 0.056 /span /p /td td width=" 50" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" br/ /td td style=" border: none " width=" 0" height=" 20" br/ /td /tr tr style=" height:20px" td width=" 113" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid border-right-color: windowtext border-bottom-color: windowtext border-left-color: windowtext border-right-width: 1px border-bottom-width: 1px border-left-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 5 /span /p /td td width=" 95" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px background-color: yellow padding: 0px 7px background-position: initial initial background-repeat: initial initial " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 14.161 /span /p /td td width=" 94" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 0.001 /span /p /td td width=" 80" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" Over /span /p /td td width=" 91" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 0.043 /span /p /td td width=" 50" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" br/ /td td style=" border: none " width=" 0" height=" 20" br/ /td /tr tr style=" height:20px" td width=" 113" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid border-right-color: windowtext border-bottom-color: windowtext border-left-color: windowtext border-right-width: 1px border-bottom-width: 1px border-left-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 6 /span /p /td td width=" 95" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px background-color: yellow padding: 0px 7px background-position: initial initial background-repeat: initial initial " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 14.108 /span /p /td td width=" 94" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" -0.052 /span /p /td td width=" 80" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" br/ /td td width=" 91" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" -0.01 /span /p /td td width=" 50" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" Over /span /p /td td style=" border: none " width=" 0" height=" 20" br/ /td /tr tr style=" height:20px" td width=" 113" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid border-right-color: windowtext border-bottom-color: windowtext border-left-color: windowtext border-right-width: 1px border-bottom-width: 1px border-left-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 7 /span /p /td td width=" 95" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 14.125 /span /p /td td width=" 94" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" -0.035 /span /p /td td width=" 80" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" br/ /td td width=" 91" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 0.007 /span /p /td td width=" 50" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" br/ /td td style=" border: none " width=" 0" height=" 20" br/ /td /tr tr style=" height:20px" td width=" 113" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid border-right-color: windowtext border-bottom-color: windowtext border-left-color: windowtext border-right-width: 1px border-bottom-width: 1px border-left-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 8 /span /p /td td width=" 95" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 14.127 /span /p /td td width=" 94" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" -0.033 /span /p /td td width=" 80" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" br/ /td td width=" 91" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 0.009 /span /p /td td width=" 50" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" br/ /td td style=" border: none " width=" 0" height=" 20" br/ /td /tr tr style=" height:20px" td width=" 113" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid border-right-color: windowtext border-bottom-color: windowtext border-left-color: windowtext border-right-width: 1px border-bottom-width: 1px border-left-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 9 /span /p /td td width=" 95" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 14.139 /span /p /td td width=" 94" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" -0.021 /span /p /td td width=" 80" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" br/ /td td width=" 91" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 0.021 /span /p /td td width=" 50" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" br/ /td td style=" border: none " width=" 0" height=" 20" br/ /td /tr tr style=" height:20px" td width=" 113" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid border-right-color: windowtext border-bottom-color: windowtext border-left-color: windowtext border-right-width: 1px border-bottom-width: 1px border-left-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 10 /span /p /td td width=" 95" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px background-color: yellow padding: 0px 7px background-position: initial initial background-repeat: initial initial " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 14.115 /span /p /td td width=" 94" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" -0.045 /span /p /td td width=" 80" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" br/ /td td width=" 91" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" -0.003 /span /p /td td width=" 50" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 20" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" Over /span /p /td td style=" border: none " width=" 0" height=" 20" br/ /td /tr tr style=" height:21px" td width=" 113" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid border-right-color: windowtext border-bottom-color: windowtext border-left-color: windowtext border-right-width: 1px border-bottom-width: 1px border-left-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 21" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 均值 /span span style=" font-family: 宋体" ( /span span style=" font-family: 宋体" 微米 /span span style=" font-family: 宋体" )& nbsp /span /p /td td width=" 95" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 21" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 14.139 /span /p /td td width=" 94" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 21" br/ /td td width=" 80" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 21" br/ /td td width=" 91" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 21" br/ /td td width=" 50" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 21" br/ /td td style=" border: none " width=" 0" height=" 21" br/ /td /tr tr style=" height:21px" td width=" 113" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid border-right-color: windowtext border-bottom-color: windowtext border-left-color: windowtext border-right-width: 1px border-bottom-width: 1px border-left-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 21" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" & nbsp /span span style=" font-family: 宋体" 标准差 (微米)& nbsp /span /p /td td width=" 95" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 21" p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体" 0.021 /span /p /td td width=" 94" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 21" br/ /td td width=" 80" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 21" br/ /td td width=" 91" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 21" br/ /td td width=" 50" nowrap=" " style=" border-style: none solid solid none border-bottom-color: windowtext border-bottom-width: 1px border-right-color: windowtext border-right-width: 1px padding: 0px 7px " height=" 21" br/ /td td style=" border: none " width=" 0" height=" 21" br/ /td /tr /tbody /table p span style=" font-family: 宋体" & nbsp /span /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-family:宋体 color:#0070C0" 【 strong 进阶知识6 /strong 】粒度测量误差的表述及误差的统计理论。人们都希望测量误差越小越好，但是误差却不可避免。误差可分为三类：一是系统误差，二是随机误差，三是疏忽误差。系统误差是指测量系统（包括测量设备和操作者）对一个物理量的进行多次测量得到的平均值与该物理量真值之间的偏离。随机误差是多次测量中的某一次测量值对多次测量平均值的偏离。系统误差反映测量系统的准确性（ /span strong span style=" font-family:宋体 color:#0070C0" Accurac /span /strong strong span style=" font-family:宋体 color:#0070C0" y /span /strong span style=" font-family: 宋体 color:#0070C0" ），随机误差反映测量系统的精度（ /span strong span style=" font-family:& #39 Cambria& #39 ,& #39 serif& #39 color:#0070C0" Precision /span /strong span style=" font-family:宋体 color:#0070C0" ）或重复性。在实际操作中，误差一方面来源于测量仪器本身，另一方面来源于操作，包括取样误差，操作失误等等。在颗粒仪器行业，为了客观地考察仪器，尽量避免人为影响，一般采用一次投样，重复测量，考察每次测量结果相对于多次测量的平均值之间的误差来评估仪器精度或重复性。 /span span style=" font-family:宋体 color:#0070C0" 而把不同次取样甚至不同操作者测量同一个样品得到的结果之间的相对误差，叫做再现性 /span span style=" font-family:宋体 color:#0070C0" （ /span strong span style=" font-family:& #39 Cambria& #39 ,& #39 serif& #39 color:#0070C0" Reproductivity /span /strong span style=" font-family:宋体 color:#0070C0" ）。重复性和再现性都反应随机误差的大小。疏忽误差是指测量仪器处于不正常状态或者操作者操作错误得到的测量结果与真值之间的偏差。这里不讨论此类误差。 /span /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-family:宋体 color:#0070C0" 粒度测量与其他物理量的测量相比有两个特殊性：一是大多数情况下，粒度不存在或者难以确定真值。这是因为多数情况下颗粒的形状是不规则的，客观上不存在一个真实的“直径”。所谓的颗粒直径都是等效的圆球直径。等效的原理不同，结果也不同；甚至等效的原理相同，数据处理的方法不同，也会造成结果的差异，此其一（关于激光粒度仪的等效粒径，作者曾进行过初步研究，有兴趣的读者可参考“张福根等.棒状和片状颗粒在激光粒度仪中的等效粒径（一）、（二）.中国颗粒学会首届年会论文集，1997，267-278”）。其二，即使颗粒是圆球形的，但是粗细不均，客观上也难以用绝对方法（指更可靠、更高精度的方法，比如显微镜）测定足够多的颗粒，最终给出在计量学上有说服力的真值。粒度只有在一种很特殊的情况下才能在一定误差范围内获得真值，这就是粒度分布很窄（称为“单分散”）的圆球形颗粒。现在都用这样的颗粒制作微粒标准物质（ /span strong span style=" font-family:& #39 Cambria& #39 ,& #39 serif& #39 color:#0070C0" Reference Material /span /strong span style=" font-family:宋体 color:#0070C0" ）。所以颗粒测量仪器声称的“准确性”，都是相对于单分散的标准物质来说的。用户需要注意的是，两台不同的粒度仪测标准样时都足够准确，但测量实际样品却可能得出不一样的结果。这是许多用户很费解的事。原因就在于颗粒形状的不规则、大小的不均匀和数据反演算法的差异。 /span /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-family:宋体 color:#0070C0" 第二个特殊性是，粒度测量结果的完整表述是由一组数（往往达到几十个）组成的粒度分布，而不是一个数，因此就存在用哪个数或哪几个数来衡量测量误差的问题。通常用平均粒径（如D[4,3]、D[3,2]或者D50，以及上下边界（累积）粒径D10、D90的测量误差来衡量。用户如果有特别关注的某个测量值，比如说碳酸该行业的2µ m以细的含量，也可以用这个测量值的误差来衡量仪器误差。 /span /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-family:宋体 color:#0070C0" 下面再谈误差的表达的问题。用标准误差表达重复性或者再现性已经在正文做过简单介绍。这里再补充几点： /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" font-family:宋体 color:#0070C0" （1）置信度和置信区间 /span /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-family:宋体 color:#0070C0" 正文已经谈到，单次测量值落在 /span span style=" font-family:Symbol color:#0070C0" ` /span span style=" font-family:& #39 Cambria& #39 ,& #39 serif& #39 color:#0070C0" a-S, /span span style=" font-family:Symbol color:#0070C0" ` /span span style=" font-family:& #39 Cambria& #39 ,& #39 serif& #39 color:#0070C0" a+S /span span style=" font-family:宋体 color:#0070C0" 区间内的概率是 /span span style=" font-family:& #39 Cambria& #39 ,& #39 serif& #39 color:#0070C0" 68.3% /span span style=" font-family:宋体 color:#0070C0" 。这个区间又叫置信区间， /span span style=" font-family:& #39 Cambria& #39 ,& #39 serif& #39 color:#0070C0" 68.3% /span span style=" font-family:宋体 color:#0070C0" 叫做置信度。这里假设了误差的分布满足正态分布规律（注意，这是误差分布，不是粒度分布）。根据概率论中的中心极限定律，如果测量误差是由多个相互独立的因素引起的，只要因素的数量足够多，那么误差的概率分布就满足正态规律。正态分布曲线见下图 /span span style=" font-family:& #39 Cambria& #39 ,& #39 serif& #39 color:#0070C0" , /span span style=" font-family:宋体 color:#0070C0" 一定区间范围内曲线以下的阴影面积就代表发生在该区间内的测量值的概率。 /span span style=" font-size: 16px font-family: 宋体 color: rgb(0, 112, 192) " 由此我们可以推断出，测量值落在μ /span span style=" font-size: 16px font-family: Cambria, serif color: rgb(0, 112, 192) " -2σ,μ+2σ /span span style=" font-size: 16px font-family: 宋体 color: rgb(0, 112, 192) " 区间内的概率是 /span span style=" font-size: 16px font-family: Cambria, serif color: rgb(0, 112, 192) " 95.4% /span span style=" font-size: 16px font-family: 宋体 color: rgb(0, 112, 192) " ，μ /span span style=" font-size: 16px font-family: Cambria, serif color: rgb(0, 112, 192) " -3σ,μ+3σ /span span style=" font-size: 16px font-family: 宋体 color: rgb(0, 112, 192) " 的概率是 /span span style=" font-size: 16px font-family: Cambria, serif color: rgb(0, 112, 192) " 99.7% /span span style=" font-size: 16px font-family: 宋体 color: rgb(0, 112, 192) " 。μ /span span style=" font-size: 16px font-family: Cambria, serif color: rgb(0, 112, 192) " -σ,μ+σ /span span style=" font-size: 16px font-family: 宋体 color: rgb(0, 112, 192) " 、μ /span span style=" font-size: 16px font-family: Cambria, serif color: rgb(0, 112, 192) " -2σ,μ+2σ /span span style=" font-size: 16px font-family: 宋体 color: rgb(0, 112, 192) " 或μ /span span style=" font-size: 16px font-family: Cambria, serif color: rgb(0, 112, 192) " -3σ,μ+3σ /span span style=" font-size: 16px font-family: 宋体 color: rgb(0, 112, 192) " 叫做测量值的置信区间，对应的 /span span style=" font-size: 16px font-family: Cambria, serif color: rgb(0, 112, 192) " 68.3% /span span style=" font-size: 16px font-family: 宋体 color: rgb(0, 112, 192) " 、 /span span style=" font-size: 16px font-family: Cambria, serif color: rgb(0, 112, 192) " 95.4% /span span style=" font-size: 16px font-family: 宋体 color: rgb(0, 112, 192) " 和 /span span style=" font-size: 16px font-family: Cambria, serif color: rgb(0, 112, 192) " 99.7% /span span style=" font-size: 16px font-family: 宋体 color: rgb(0, 112, 192) " 称为相应的置信区间内的置信度。 /span /p p style=" text-align:center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/a45cdca6-a484-4a8d-83ee-30adc265602d.jpg" title=" 专栏5图2.jpg" / /p p style=" text-align:center" span style=" font-family:宋体 color:#0070C0" 随机误差的概率分布 /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" font-family:宋体 color:#0070C0" （2）方均根误差与标准误差 /span /p p style=" margin-left: 29px text-align: center " span style=" font-size:14px font-family:& #39 Calibri& #39 ,& #39 sans-serif& #39 " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/18f3b470-d0b2-49f0-b9b5-22caa8d02452.jpg" title=" 专栏5图3.png" / /span /p p style=" margin-left:29px" span style=" color: rgb(0, 112, 192) font-family: 宋体 font-size: 16px " 显然，标准误差大于均方根误差。当n趋于无穷时，二者趋于一致。 /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" font-family:宋体 color:#0070C0" （3）t分布 /span /p p span style=" font-family:宋体 color:#0070C0" & nbsp & nbsp & nbsp /span span style=" font-family:宋体 color:#0070C0" 可以想象，如果我们用n次测量的平均值 /span span style=" font-family: 宋体" a /span span style=" font-family: PMingLiU, serif" ? /span span style=" font-family:宋体 color:#0070C0" 作为测量的报告值，那么一般而言随机误差会减少。具体会减小多少？或者说置信区间和置信度会发生什么变化？需要用到概率论的t分布函数，有兴趣的读者可以自行参考有关书籍。 /span /p p style=" text-indent:28px" strong span style=" font-family:宋体" 适用多种类型的分散介质 /span /strong /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-family:宋体" 绝大部分粒度仪都需要把待测颗粒分散在介质中才能测量。具体选择什么介质，首先取决于颗粒本身的特性，比如颗粒与介质不能发生化学反应，能在介质中良好分散等等。其次是介质的使用成本，越低越好。 /span /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-family:宋体" 激光粒度仪测量颗粒时，既可用液体介质（称为“湿法分散”）也可用气体介质（称为“干法分散”），其中液体介质可以是最常见的水，也可以是各种有机溶剂。从而为用户选择适用且经济的介质提供便利。 /span /p p style=" text-indent:28px" strong span style=" font-family:宋体" 操作方便 /span /strong /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-family:宋体" 不论使用什么类型的仪器，粒度测量都需要操作者认真仔细地进行，否则就可能引入人为误差。相对而言，激光粒度仪相较于其他粒度仪，操作起来要方便得多。主要表现在： /span /p p span style=" font-family:宋体" & nbsp & nbsp /span span style=" font-family:宋体" （1）对大多数激光粒度仪而言，不需要调整仪器量程。由于动态范围大，0.1微米至1000微米的任何样品都可以在仪器固有的量程范围内完成，无需预先估计样品的粒度分布范围，然后设置好仪器的量程才能测量（目前个别品牌的激光粒度仪还需要选量程，但大多数不需要）。作为对比，电阻法仪器、图像法仪器、沉降法仪器等等，都需要选择量程。 /span /p p & nbsp & nbsp & nbsp span style=" font-family:宋体" （ /span 2 span style=" font-family:宋体" ）对分散介质的纯度没有太高要求。这是因为激光粒度仪在测量中有一个“减背景“的操作，杂质颗粒形成的散射光的影响在一定范围内可以通过这个操作消除掉。 /span /p p style=" text-indent:21px" span style=" font-family:宋体" （ /span 3 span style=" font-family:宋体" ）一次测量所用的样品量较大，代表性好。另外样品浓度对测量结果的影响也较小。 /span /p p & nbsp & nbsp span style=" font-family:宋体" （ /span 4 span style=" font-family:宋体" ）大多产品都具有 /span SOP span style=" font-family:宋体" 功能，进一步降低了操作人员和操作手法不一致带来的测量结果差异。 /span /p p style=" text-indent:28px" strong span style=" font-family:宋体" 局限性 /span /strong /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-family:宋体" 上面介绍了激光粒度仪的诸多优点。凡事有优点必然就有缺点。以下是激光粒度仪的缺点： /span /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-family:宋体" （1）分辨率低：所谓分辨率是指仪器分辨两个不同粒径的单分散样品的能力。行业一般认为激光粒度仪只能区分粒径相差 /span span style=" font-family:宋体" 3 /span span style=" font-family:宋体" 倍的两个单分散样品。比如把一个 /span span style=" font-family:宋体" 5 /span span style=" font-family:宋体" 微米的样品和 /span span style=" font-family:宋体" 15 /span span style=" font-family:宋体" 微米的样品混合起来，仪器可以测出两个分布的峰。分辨率优异的品牌能够做到 /span span style=" font-family:宋体" 1.5 /span span style=" font-family:宋体" 倍左右。在实用中，需要去区分两个粒径相近的单分散样品的情况很少见，但是分辨率低意味着仪器对样品分布宽度的变化不敏感。有些对粒度均匀性要求很高的样品（比如单分散的标准微球、激光打印机用的碳粉等等）就不适合用激光粒度仪测量了。 /span /p p style=" text-indent:29px" span style=" font-family:宋体" （2）对处在样品的粒度分布范围两端的颗粒不敏感。这是因为激光粒度仪直接测量的是所有颗粒散射光分布叠加在一起的结果，处在粒度分布两端的颗粒占总颗粒的比例很低，例如0.1%，对总光能的贡献很小，容易被噪声淹没。因此用户如果很关注Dmax和Dmin，那么就要注意，激光粒度仪给出的这两个数值是不可靠的。 /span /p p & nbsp & nbsp strong 编者结： /strong span style=" font-family:宋体" 在本文中，张福根博士一根妙笔对激光粒度仪的优势和局限娓娓道来。在下篇系列文章中，张福根博士就激光粒度仪研究界的几个前沿技术问题与大家深度剖析，精彩不容错过！ /span /p p style=" text-align: right " span style=" font-family:宋体" （作者：张福根） /span /p

为帮助380万+用户解决选型的痛点和困惑，仪器信息网特开设“Easy选型”直播节目，从选型原则、技术进展、行业标准、市场表现、用户口碑、使用反馈、应用支持、售后服务、案例分享、真机测评等多个维度，为用户了解技术采购带来一些实用经验。 6月6日，仪器信息网启动第40期“激光粒度仪”选型直播，本次活动邀请到上海理工大学能源与动力工程学院教授蔡小舒、丹东百特技术总监李雪冰以及丹东百特产品总监宁辉畅谈选型经验与粒度技术的发展。此次线上活动现场累计超3400人观看，专家互动答疑环节观众提问踊跃。仪器信息网资深编辑杨厉哲（左）、上海理工大学能源与动力工程学院教授蔡小舒（中）、丹东百特技术总监李雪冰（右）上海理工大学能源与动力工程学院教授蔡小舒上海理工大学能源与动力工程学院教授蔡小舒从80年代末开始接触光散射颗粒测量，在颗粒测量领域已经有30多年的经验。蔡小舒在讨论环节提到，Mie’s理论、大角度探测技术、反演算法在激光粒度仪发展过程中起到了重要作用，并以牙齿清洁剂和奶粉团聚现象为例介绍了激光粒度仪应用的重要意义。蔡小舒认为，激光粒度仪选型要充分结合自己的需求和价格的考量，注意准确性、重复性、分辨力等关键指标。同时，蔡小舒老师表示，仪器的可靠性和测量范围有时候其实是矛盾的关系，要根据应用和需求做平衡。谈到激光粒度仪未来的发展趋势，蔡小舒认为未来激光粒度仪的发展趋势是在线检测、原位检测、形貌检测等方向。丹东百特技术总监李雪冰丹东百特技术总监李雪冰求学时，当时纳米材料非常火热，毕业后因为兴趣原因投身于工业界，在那时开始接触到光散射和粒度仪，后面转到了粒度测试行业。李雪冰博士补充道，反傅里叶光路技术和正反傅里叶光路技术是激光粒度仪发展中的两大重要技术。李雪冰博士更是从个人角度，直接地推荐了他心目中最经典的两款激光粒度仪型号：Mastersizer2000和Bettersize2600。李雪冰博士认为，在仪器选型时要充分结合所在行业的特点，如制药行业更加关注合规性和可靠性、高校科研用户更关注仪器的新颖性等，同时李雪冰博士还建议用户在调研时关注仪器的核心技术、历史底蕴、开发时间、光路结构、核心算法等细节，尽量考虑有实力的供应商，优先选择市面上保有量大的仪器型号，因为相应厂商在售后服务上的经验也会更加丰富。李雪冰认为，未来激光粒度仪的趋势是激光粒度仪的均衡性和多场景的应用。直播间互动答疑丹东百特粒度仪生产制造云参观丹东百特产品总监宁辉博士活动最后，丹东百特产品总监宁辉博士介绍了百特纳米粒度电位仪的发展历程纳米粒度电位仪的原理和选型并解答了用户提问。精彩内容之外，直播间还进行了众多丰富的互动抽奖活动，获得了听众们的积极相应。至此，仪器信息网“Easy选型”第40期“激光粒度仪”选型节目圆满结束。下一期，将为大家带来全自动凯氏定氮仪的选型秘诀，之后还有更多仪器品类的“Easy选型”将与观众见面，敬请关注。本期精彩内容回放可以扫码下方二维码查看。

德国新帕泰克公司与江苏颗粒学会共同举办激光粒度测试技术交流会 时间：2006年9月15日 星期五 上午9：00开始，一天。 地点：南京大学（汉口路22号）知行楼会议厅（正大门进，即物理楼旁边） 会议内容： 1 激光粒度仪测试原理介绍。 2 干法在线激光测试技术介绍 3 纳米激光粒度测试原理及仪器的介绍。 4 快速粒度形状分析 5 高浓度粘度湿法在线粒度测试技术介绍 6 新帕泰克公司一起介绍及演示，并进行免费的现场测试。

p style=" text-indent: 2em " CCD兴起于20世纪70年代，是由一组规则排列的金属-氧化物-半导体（ MOS）电容器阵列和输入、输出电路组成。它能够利用时钟脉冲电压来产生和控制半导体势阱的变化，完成对光的探测。不同于普通固态电子器件，CCD器件中信息的存在和表达方式为电荷，而不是电流或电压，因此对信息的表达具有更高的灵敏度。按照感光单元的排列方式来划分，CCD器件可以分为线阵CCD和面阵CCD。 /p p style=" text-indent: 2em " 传统激光粒度仪采用环形光电二极管阵列作为探测器，但一般探测器只有 32 环，较低的空间分辨率限制了其在颗粒测量中的应用。并且由于应用量少，导致其成本非常高。近些年来，以面阵 CCD 为探测器的激光粒度仪得到了一定的发展，但在室温条件下，面阵 CCD 容易受到暗电流的影响，动态范围一般只有 20~30dB,且面阵CCD 存在价格高，尺寸小，采集电路设计复杂等缺陷。相比于面阵 CCD 探测器，线阵 CCD 具有分辨率高，动态响应范围宽等特点，并且可以对像素点进行直接操作，具有更大的灵活性，因此能够满足不同环境条件下的颗粒粒度测量要求。目前，在不同工业领域，线阵 CCD 已经得到广泛应用，如高性能文件打印、光谱扫描、光学字符识别等。由于应用范围广，使得线阵 CCD 成本较低。所以采用线阵 CCD 探测器替代传统探测器可以有效降低激光粒度仪的制造成本。 /p p style=" text-indent: 2em " 目前，激光粒度仪的光学结构主要有前置式傅里叶透镜光学结构和后置式傅里叶透镜光学结构两种，目前，依然采用前置式傅里叶透镜光学结构的激光粒度仪制造商有丹东百特、辽宁仪表研究所、成都精新以及国外的 Shimadzu、Sympatec 等公司。并且由于干法测量要求的特殊性，一般干法激光粒度仪也采用前置式傅里叶透镜光学结构。因此，本文主要对前置式傅里叶透镜光学结构进行探讨。线阵 CCD 具有 7450 个像素点，单位像素点的尺寸为 4.7× 4.7μm，采用精度为8bit，采样数据率为 30MHz。基于线阵 CCD 的前置式傅里叶光学结构的激光粒度仪系统结构如下图所示。 /p p style=" text-indent: 0em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/ff47e6ea-83ad-496d-bcc6-49c8703f9433.jpg" title=" 基于线阵 CCD 的前置式激光粒度仪系统结构示意图.png" / /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" text-indent: 2em " （基于线阵 CCD 的前置式激光粒度仪系统结构示意图） /span /p p style=" text-indent: 2em " 随着工业生产实践的不断进步，针对小粒径颗粒、不规则形状颗粒和特殊材料颗粒的研究越来越深入。基于线阵 CCD 探测器的激光粒度仪测量性能需要从颗粒的散射光学模型、仪器的光学结构和采集数据的反演算法三个方面来进一步提高。 /p p style=" text-indent: 2em " 不管是 Mie 氏光散射理论还是夫琅禾费衍射理论，其前提条件都是假设被测样品为球形颗粒。而在实际社会生产过程中，颗粒的形状往往是不规则的，采用传统光散射理论描述颗粒的散射光强分布是不合适宜的，容易造成反演粒度分布偏离真实粒度分布。因此，建立更普适性的颗粒散射光学模型是提高激光粒度测量准确性的关键。使用近似非负约束 Chin-Shifrin 算法是一种获得准确性更高的颗粒粒度分布的方法。 /p p style=" text-indent: 2em " 为了提高颗粒测量粒度范围，扩大线阵 CCD 的可测量散射角，建议采用渐变滤光片系统对中心艾里斑光强进行滤光处理，获取颗粒小角度散射光强信息，同时为了扩大有效测量散射角，设计组合线阵 CCD 探测器，对大角度散射光进行有效采集。另外，为了满足不同社会生产需求，例如在线颗粒测量、超细颗粒粒度测量等。引入更高效的数据反演算法也迫在眉睫。 /p

2010年4月23日，丹东市百特仪器有限公司收到了总部设在瑞士日内瓦的世界最大的认证机构&mdash &mdash SGS（Societe Generale de Surveillance S.A.）签署的CE认证证书，宣告百特激光粒度仪通过了CE认证，百特由此成为中国首个通过CE认证的激光粒度仪品牌。 十五年来，丹东市百特仪器有限公司在产品的技术性能、质量控制、安全性能、售后服务等方面投入了大量的人力、物力、财力，使百特激光粒度仪的测试范围、重复性、准确性、自动化程度、安全性能等方面达到了同类产品的领先水平。在此基础上百特在产品质量控制上倾注了大量的心血，从元器件的采购与加工、装配工艺、检验程序、包装运输等方面制定了严格的质量规程，使百特激光粒度仪质量稳定可靠，无故障运行时间大幅度延长，受到用户的信赖。 在注重产品质量和性能的同时，百特在低压安全和电磁兼容性等方面一直坚持按国际标准进行改造和设计，全部采用通过认证的、符合安全和电磁兼容性的电子元器件，在系统布局和电路设计上采取了大量的符合安全标准、减少电磁辐射以及抗干扰设计，取得可喜成果。2010年年初，国际权威的SGS实验室对百特激光粒度仪进行了全面的测试，证明百特激光粒度仪完全符合EN61010-1:2001和EN61326-1:2006标准，一次性通过低电压安全（LVD）和电磁兼容（EMC）测试，据此测试结果，SGS向百特颁发CE认证证书。 获得CE认证证书，是百特打造精品战略所取得的又一个成果，标志着百特激光粒度仪的综合性能和质量达到了国际标准，标志着百特取得了进入国际市场特别是欧美发达国家市场的通行证。百特将以此为契机，在打造精品的道路上继续前行，为创国际知名的激光粒度仪品牌继续努力。

p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 激光粒度仪作为粉体材料粒度表征的重要工具，已经成为当今最流行的粒度分析仪，在各领域得到广泛应用。现在市场上激光粒度仪品牌较多，有时对同一样品的测试结果也有较大差异，给用户造成很大的困扰。那么造成这种差异的原因是什么呢？除了样品制备和操作人员的差异外，最主要的原因是各激光粒度仪厂家采用的反演算法有很大差异。 span style=" text-indent: 2em " & nbsp /span /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" text-indent: 2em " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/5398ee10-96c5-4b67-8e3e-64d47f2d388e.jpg" title=" 1.jpg" alt=" 1.jpg" / /span /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 激光粒度仪的两个核心部分是光路系统和数据处理系统。光路系统主要影响测量范围，数据处理系统主要影响的是结果的准确性。数据处理系统包括信号的滤波、提取和反演算法，本文主要讨论反演算法。 /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/411dfc8a-5f31-4902-9cf3-db0c0f27f982.jpg" title=" 2.png" alt=" 2.png" / /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 什么是反演？反演就是对反问题的求解过程。科学上的反问题很多，如精确制导、无损探伤、天气预报、CT技术、法医学、考古学等都是反问题，对这些问题的求解过程就是反演。还有我们常做的游戏“闻声识人”，一个人在唱歌，你通过歌声判断这个唱歌的人是谁，这和激光粒度仪通过光散射信号反推粒度分布很相似。如，如果是大合唱，那么你需要通过合音来推算出都有哪些人在参加大合唱，每个人的音量在合音中的贡献比例是多少（类似于多分散样品）。这些事例说明“反演”存在于生活中的方方面面。反演算法是通过数学的方法求解反问题，它的准确性完全依赖所用算法的适应性。 /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/d40b218f-6d73-4224-8144-e9de64c69092.jpg" title=" 3.png" alt=" 3.png" / /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 激光粒度仪中的反演算法是对线性代数中的病态矩阵求解，病态矩阵是指对因数值的很小改变导致解有很大改变的矩阵。激光粒度仪中Mie散射系数矩阵A就是病态矩阵，且条件数较大，求解过程更复杂。我们可以通过矩阵关系式Ax=b，其中A为Mie散射系数矩阵，b为光散射向量，即激光粒度仪每个通道的信号组成的一维矩阵，x就是要求解的粒度分布数据。当b光散射向量有微小波动都会造成粒度分布x有剧烈波动，这是激光粒度仪反演算法的难点所在，并会直接影响激光粒度仪的重复性和准确性。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 本文所说的全程自适应反演算法是指适应单分散、多分散、双峰、多峰等都能得到准确的、稳定的粒度分布结果的任何分布类型样品的反演算法。目前在市面上，很多激光粒度仪厂家在软件中会设置很多分析模式来适应不同类型的样品，如通用模式、单峰模式、多峰模式等。从下图结果可以看出，不同分析模式对同一样品测试结果会产生巨大差异，常用的“通用模式”分布图形较平滑，但它偏离样品的真实分布却很大，反而其它两种模式更适合样品的真实分布，当然这是在我们知道样品粒度分布特征的前提下进行的有针对性的模式选择。 /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/42d3f04c-f6de-4673-88e3-93114dbcd653.jpg" title=" 4.png" alt=" 4.png" / /p p /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 与此不同的是，本文作者开发了另外一种全程自适应算法来测试样品的结果，这种算法是以非负最小二乘为基础，采用正则化参数动态变化的数学方法来实现的，软件中没有分析模式选项就直接进行反演计算，适合所有分布类型的样品，不论是单峰的、多峰的、单分散的、宽分布的都能得到准确的结果。目前这种算法已经应用到丹东百特所有型号的激光粒度仪中。 /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/0beae131-887f-498b-936d-ed14f8bddbcd.jpg" title=" 5.png" alt=" 5.png" / /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 反演算法是激光粒度仪的灵魂，它就像一个黑盒子，你看不到它的内部，不清楚它的过程，但它对得到准确的粒度测试结果是至关重要的。现在，很多用户不太清楚反演算法对粒度测试的重要性，对测试结果准确性的判断不够客观，以为进口仪器测的结果就是准确的。还有不少人追求粒度分布图形光滑、漂亮，这些都是可能造成错误的结果。出现这种现象的原因是国外激光粒度仪进入中国较早，而他们给出的结果大多都是平滑好看的分布曲线，如R-R分布、正态分布等。此文的目的是告诉广大激光粒度仪用户，要进行客观地去判断仪器的优劣，而不是迷信哪一种仪器。最好的方式是配制几种已知粒度分布的样品来验证激光粒度仪及其反演算法，只要在同一个模式下所测结果与实际值一致，这种激光粒度仪及其反演算法就是真实可靠的。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 激光粒度测试反演算法对粒度测试结果有着决定性的影响。通过歌声就能猜对唱歌人，是对声音和旋律有深刻了解的人才能做到的。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: right " strong 作者： /strong /p p style=" text-indent: 2em text-align: right " 丹东百特仪器有限公司 /p p style=" text-indent: 2em text-align: right " 研发总监 /p p style=" text-indent: 2em text-align: right " 范继来 /p

Cilas公司日前发布了全新的激光粒度仪产品线。新的cilas激光粒度仪在原有激光粒度仪最可信赖、高精确度和最易操作的基础上增加了更多自动化元素。包含多项最新专利的设计使其能够得到最高精确度和准确度的测试结果。 　　最新的符合工效学要求的取样界面使操作人员能够更高效的分析湿法和干法样品。短光具座专利技术使其坚固耐用，免校验。 　　Cilas公司新的产品线优势包括：将图像分析和激光衍射法完美的结合在一起。每一款Cilas激光粒度仪都可以配置形态专家图像分析系统。形态专家图像分析系统通过一个倒置的光学显微镜来分析颗粒的形态。这种综合的设计方式使样品同时可以进行粒径和形态的测定。每个系统都可以与干法和湿法模式进行完美的结合。这种专利的设计方式可以免去操作人员进行诸多手工调整的麻烦。分散模式之间的转换可以通过粒度专家软件进行完美的控制。新型干法喷射流分散系统内置一个新型文丘里管系统，增强了所有颗粒流参数的软件控制。新型的数字调节器精确的控制气压并使样品的分散达到最优。新的电路设计提高了系统的自动化水平。使用颗粒专家软件，所有的功能均可实现自动化。这种设计降低了能耗并且满足RoHS环境标准。 　　Cilas 新产品家族包括990, 1090 和1190激光粒度仪。三款激光粒度仪都可以配置湿法，干法，或是干湿两用。Cilas干湿两用机是目前市场上唯一一款干法和湿法分散模式完美结合的仪器。两种分散模式转换时无需进行硬件的重新排列。