新帕泰克激光粒度仪原理

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。

德国新帕泰克有限公司是专业的激光粒度分析仪制造商，首部国际激光粒度仪制造标准ISO13320的主要技术内容就是根据德国新帕泰克公司的技术指标来制定的。该公司研发生产出了世界第一台专利干法激光粒度测试仪HELOS-RODOS，被全球粉体工程界誉为粒度测试领域中的里程碑式的创新 之后，又不断地推出了一系列的模块化设计的各种粒度粒形分析仪。新帕泰克公司提出并形成了 &ldquo 干样干测，湿样湿测 瞬时分散，瞬时测量 " 的测试理念 依据此理念给客户提供最精良的粒度仪。 　　2015年6月24日，在&ldquo 第十五届世界制药原料中国展(CPhI China)，暨第十届世界制药机械、包装设备与材料中国展(P-MEC China)&rdquo 于上海召开之际，仪器信息网(以下简称instrument)就激光粒度仪主要的应用领域、测试方法技术等方面的问题采访了德国新帕泰克有限公司苏州代表处首席代表耿建芳博士。 　　 德国新帕泰克有限公司苏州代表处首席代表耿建芳博士 　　Instrument：请您介绍一下哪些领域会用到激光粒度仪? 　　耿建芳：粒度检测是物料最基本的物理性质检测，在制药、水泥、化工、食品、冶金、磁性材料、矿业、陶瓷、电池等行业有广泛的应用。例如，近几年粒度仪在电池行业的应用也是一个热点，相同的物料生产出的电池，表面看上去没有什么区别，但是实际测出来的电量、循环次数等性能不一样，这与原料的粒度大小和粒度分布、以及颗粒的形状有很大关系 在水泥行业，粒度大小分布不合适，会影响到混凝土的强度和开裂等性能 在牙膏行业粒度仪的应用就更常见了，磨料颗粒的大小和形状会显著影响刷牙效果和牙齿的健康。 　　对于新帕泰克来说，医药、化工、水泥，金属材料，高校研究所等领域是我们的主要客户。在国内，激光粒度仪在食品方面的应用还处于刚刚起步阶段，已经有越来越多的厂商开始重视原料的粒度检测。例如一些进口的巧克力之所以口感特别好，控制研磨过程中的粒度是重要因素之一 在国外很多的食品企业，例如雀巢，可口可乐，好利友等都是我们的客户。 　　随着人们对生活品质要求越来越高，激光粒度仪的应用会越来越广泛。 　　Instrument：在此次制药原料展会上也有众多粒度仪厂家参展，那么请您谈谈粒度仪在制药行业的应用情况。 　　耿建芳：在国内，粒度仪在制药行业的应用还处于起步阶段。坦白地讲国内做原研药物研发的单位较少，而做仿制药的单位比较多。在进行新药研发的时候会用到很多新的检测手段、使用最好的仪器来测试原料药和制剂，包括做出的配方等。而仿制药已经形成一种成熟的工艺了，当时由于受限于检测技术的发展水平，国外研发用到的粒度检测方法大多是用湿法激光粒度仪，由于历史原因，现在很多企业仍然沿用这种湿法检测方法。在通常情况下，行业标准、药典等是最低标准，要落后于现代技术，而企业的内控标准都会高于行业标准及国家标准来控制生产质量。 　　自干法分散技术问世三十年来，干法激光粒度仪也逐渐被广大制药企业所接受。国内制药企业需要有一个认和改变的过程，只有采用最好的检测手段和最好的技术才能生产出更好的产品。用新的方法评定出的结果可能和老的方法评定出的结果不一样，中间有一个相对误差，这都可以通过一定的方法进行比对。例如浙江一些厂家原料药出口到欧洲，经常会遇到粒度比对的问题。对于粒径在10微米以下的API，用湿法分散很难完全分散开，和国外测试的结果会有比较大的误差，这时必须使用更先进的技术来进行测试。 　　Instrument：哪些因素会影响到激光粒度仪的测试结果? 　　耿建芳：采用激光粒度仪，要获得一个准确的能够反映出实际生产线上物料的粒度大小和粒度分布，有三个关键的问题：(1)如何从生产线上取到代表性的样品，最大程度地减少取样误差 (2)如何对取到代表性的样品进行完全彻底的分散 (3)采用先进的光学检测系统。要得到正确的粒度分析结果，一定要从这三个方面去进行考虑 如果不提取样、不提分散，只是说这个仪器本身如何好，是不严谨的。 　　一般情况下，要获得取样误差小于1%的检测结果，每次测试的样品所包含的颗粒个数要在一百万个以上，由于各种样品的比重差别比较大，粒度大小以及粒度分布也不同，这就要求检测仪器本身要具备能够处理从毫克级到公斤级样品的能力，仪器的进样系统和分散系统都要具备这样的能力。 　　干法分散技术是新帕泰克的专利技术，对一些很难分开的颗粒，我们的技术也能够分散开。在新帕泰克刚刚进入中国时，国内已经有很多品牌的粒度仪厂家了，当时大家基本上都没有听说过新帕泰克。我们先从业界公认的最难做的磁性材料行业开始，原因是磁性材料最难分散开，在新帕泰克键入中国之前，磁性材料行业的粒度检测都只有一个平均粒度值，无法检测磁性下来的粒度分布，其原因是现有的粒度仪无法将磁性材料完全分散开。我们的技术人员就是在展会现场演示给客户。目前在全国前100家大型磁性材料生产厂家都是用我们的干法激光粒度仪，在磁性材料行业已经有近200台仪器了。在中国，超过95%的磁性材料工厂，都在选用新帕泰克的干法粒度仪进行质量管控，提升产品质量，包括实验室干法激光粒度仪和在线激光粒度仪。 　　一些用户在一开始使用了在设计上有缺陷的干法粒度仪，没有办法把粉末有效地分散开，导致测试结果不准确，就造成了一个错误的认识，认为干法激光粒度仪测试不准确。这种认识是非常可悲的。我们在电池、金属材料等行业都遇到过这样的客户，是因为他们没有找到真正好用的、适合自己产品的干法激光粒度仪，这也是一些用户怀疑干法粒度仪准确性的原因。 　　Instrument：作为用户，如何来选择使用干法还是湿法进行粒度测试? 　　耿建芳：尽量保持物料在其原始状态下进行检测是最好的选择，所以新帕泰克的理念是&ldquo 干样干测，湿样湿测&rdquo 。我们做过这方面的研究，有些样品干法和湿法测试的结果是一致的，有些样品的确有偏差，尤其是那些超细颗粒的药物不太好分散，那么用干法分散会得到比较好的结果，有些样品吸水之后溶胀了，测出的结果与真实值相差较远，这个要具体问题具体分析。 　　Instrument：新帕泰克粒度仪的价格相对较高，您怎么看? 　　耿建芳：新帕泰克的理念是一个产品开发出来到用户那里至少可以使用十几年甚至是几十年。新帕泰克激光粒度仪的设计是模块化的，一台仪器的功能可以不断地升级。例如，原来客户购买的粒度仪是做保健品的，现在要做咖啡了，只要更换镜头，增加相应的模块就可以了，不需要购买新的仪器，这也是用户购买一台仪器后可以使用几十年的原因之一。我们在国内第一批激光粒度仪客户，已经使用了近二十年，目前仍在正常使用当中。 　　仪器的检测精度和使用寿命与仪器的设计和用材密切相关。新帕泰克不会为了降低仪器的制造成本而去牺牲仪器的检测精度和使用寿命。在检测方面，新帕泰克使用的是平行光，一些低价格的产品使用的是收敛光来检测。不管是什么形状的颗粒，通过激光束得到的衍射图形都呈180度对称，所以我们的探测器就做成了180度的一个整体探测器，其目的是不会丢失任何颗粒的衍射信号。一些便宜的产品，做成了离散型的探测器，会有信息丢失 我们的扫描速度是2000次每秒 另外，我们的激光源是要经过纯化的，激光束直径也是可以调节的，没有任何一家厂商的产品的激光束直径是可以改变的。 　　综上所述，我们不难看出德国新帕泰克产品的制造部件都是基于客户长远考虑的，很多细节的&ldquo 不妥协&rdquo 设计，造就了我们的产品制造成本比较高。但由于德国新帕泰克的仪器使用寿命非常长，如果将这个成本摊到时间轴上，我们的仪器反而是最便宜的，用户的使用成本也是最低的。我希望我们的产品在客户那里能够真正起到作用，提高客户产品的品质，而不是给个数据就可以了。 编辑：刘向东

2012德国新帕泰克公司与建筑材料工业技术情报研究所联合举办水泥及相关建筑材料粒度检测技术交流暨培训会议 　　仪器信息网讯 2012年3月31日，德国新帕泰克公司与建筑材料工业技术情报研究所联合举办的水泥及相关建筑材料粒度检测技术交流暨培训会议在中国建筑材料科学研究总院隆重召开。30余名来自科研院校及企业的专家、技术人员、仪器操作人员亲临会议现场共同分享和交流粒度分析的技术、应用以及发展前景。 交流会现场 德国新帕泰克有限公司苏州代表处首席代表 耿建芳博士 　　德国新帕泰克有限公司(SYMPATEC GmbH)创建于1984年，是从以粉体研究而闻名世界的大学Technical University of Clausthal(克劳斯塔尔工业大学)中分支出来的。公司总部设在德国，在全球设有11家分公司或办事处。新帕泰克是一家专注于技术创新的专业粒度仪制造商，其员工中将近一半的员工具有博士学位。 　　2004年，新帕泰克正式进入中国 2007年，新帕泰克在苏州设立代表处 2011年，新帕泰克先后在北京、成都建立办事处。近年来，新帕泰克公司中国市场的业务保持了持续稳步增长，占新帕泰克所有业务收入的20%。 建筑材料工业技术情报研究所总工 崔源声先生 做题为《自动化改变我们的生活》的报告 　　崔源声先生报告中，驳斥了“中国人多不适合搞自动化”的观点，并探讨了去垄断、自动化提高劳动生产率的解决之道。 德国新帕泰克有限公司全球销售经理 潘克维先生 做题为《干法分散实验室和在线粒度仪在水泥生产中的完美解决方案及应用》的报告 　　潘克维先生首先介绍了新帕泰克的技术成就——创造了多项业界“世界第一”，如世界上第一台获得专利的干法分散激光粒度测试仪、世界第一台光子交叉相关光谱纳米激光粒度仪、世界第一台对大量快速移动颗粒直接进行粒度大小和粒形分析的动态颗粒图像分析仪…… 　　潘克维先生还介绍了新帕泰克四大系列产品：对于0.1-8750μm的粉末或可稀释的乳液、悬浮液，可使用HELOS或MYTOS系列激光粒度仪 对于0.01-3000μm的不可稀释的乳液、悬浮液可使用OPUS或NIBUS系列超声衰减粒度仪 对于1-20,000μm的粉末或可稀释的乳液、悬浮液等，除了粒度大小和分布，如果还要获得颗粒形貌信息可采用QICPIC动态颗粒图像分析仪 对于1-10000nm的粉末或可稀释的乳液、悬浮液则可用NANOPHOX纳米激光粒度仪。在1nm-20mm的粒度范围内，根据不同的应用需求，新帕泰克有不同的技术解决方案。 　　之后，潘克维先生向与会人员做了题为《干法分散实验室和在线粒度仪在水泥生产中的完美解决方案及应用》的报告。在报告中潘克维先生指出，粒度分布是控制水泥质量的重要指标。同时干法分散具有分析时间短、样品量大且有代表性、无化学反应发生、无需任何分散剂等优点，是对水泥进行粒度检测的最佳方式。 　　潘克维先生介绍了新帕泰克实验室应用的RODOS干粉分散系统的设计原理、测试步骤、性能特点，以及水泥等样品测试实例。RODOS干粉分散系统可分散小至0.1μm的干粉颗粒、样品分析量可从mg至kg 分散力度可调，可实现粉体的完全分散，不会造成颗粒的粉碎及破坏 测试频度高，可实现“瞬时分散、瞬时测量”的测试原则。此外，潘克维先生还介绍了新帕泰克MYTOS在线干法激光粒度分析和过程控制系统，分别从仪器的结构、过程控制的优越性，以及在德国、南非、荷兰、卢森堡等国家的水泥企业中的在线安装应用实例向与会者做了详细的介绍。 德国新帕泰克有限公司苏州代表处区域经理 赵春霞女士 做题为《常见的粉体粒度检测方法以及激光粒度仪测试原理》的报告 　　赵春霞女士报告中简单介绍了粒度定义、不同粒度检测方法、激光粒度仪测试原理等内容。粒度尺寸定义包括Feret径DF、Martin径DM、等效周长粒径、等效投影面积粒径Da、等效表面积粒径DSV、等效体积粒径DV、等效沉降速度粒径Df等。常见粒度分析方法包括沉降、计数、筛分、光学、超声衰减等统计方法，以及显微镜的非统计方法。赵春霞女士最后详细介绍了激光衍射方法的发展历史、激光粒度仪测试原理，以及新帕泰克公司的实验室激光粒度仪HELOS系列的优势。 德国新帕泰克有限公司苏州代表处区域经理 李育涛先生 做题为《粒度分布的计算方法及粒度检测结果各个参数的解释》的报告 　　对于粒度分布的计算方法及检测结果的参数，李育涛先生介绍到，对于3D物体不可能只用一个特殊的数值进行正确的描述。描述粒度大小有Feret径、最小外接矩形径、等效投影面积径等方法 粒度大小分布的描述方式有，累积分布、微分(频度)分布、峰形等 粒度分布特征值常用的表示方法有中位数，X10、X50、X90，峰形，分布的宽度等。 德国新帕泰克有限公司苏州代表处区域经理 金哲先生做题为《关于粒度测试若干问题的澄清》的报告 　　关于粒度测试中存在的试若干问题，金哲先生就粒度测试范围、单光源和多光源、平行光和收敛光、单镜头和多镜头、米氏计算模型和费氏计算模型、粒度检测的准确性等做了介绍。激光衍射法的粒度测试范围为0.1μm至3mm，对于小于0.1μm的颗粒，应采用基于动态光散射的纳米激光粒度仪。多光源设计可能带来不同光源产生的衍射图形无法分辨、多光源的结果如何拟合、米氏参数如何选择等问题，在ISO13320中，对微米级激光粒度仪的推荐光路为单光源。平行光路设计光路系统精度最高，收敛光路虽然节省成本，但在该光路中大小相同的颗粒因位置不同，在探测器上的衍射图形就不重叠，因而被认为是不同大小的颗粒，测量误差一般大于10%。要获得高的测试精度和最高的测试分辨率就要根据被测物料的实际状态选择最合适的镜头。米氏理论的应用需要对物料的物性参数及颗粒形貌有严格的要求，所以只有在有精确的米氏参数且颗粒为球形、各项同性时，才使用米氏计算模型，一般都使用费氏模型。此外，在大多数情况下，粉体粒度事实上没有“真值”，所以也谈不上测量的“准确性”。 　　报告结束后，与会人员还就自己关心的问题同新帕泰克的工作人员进行了交流，新帕泰克工作人员对用户的问题进行了详细的解答，并对用户提供的样品进行现场测试。通过此次会议，大家对于新帕泰克粒度测试的基本知识、及新帕泰克公司在粒度测试领域的技术实力有了更深入的了解。