马尔文激光粒度仪课件
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优缺点：筛分法是一种最简便的 粒度测试方法，该方法简单，但准确 性差，较费时，难于测量粘结的及团 聚的粉末颗粒。
重力沉降法
求粒度分布，就是通过测量，根据Stokes公式 计算出颗粒群的一系列粒度D和与之相应的累 计分数(D)或分布函数F(D)。通常用的沉降法 是测量颗粒群在流体介质特别是液体中沉降时 某个效应的变化，而非直接测量各单个颗粒的 沉降速度来求粒度分布的。
激光法： 优点：操作简便，测试速度快，测试范围大，重复性和准确性好， 可进行在线测量和干法测量。 缺点：结果受分布模型影响较大，仪器造价较高。
电镜： 优点：适合测试超细颗粒甚至纳米颗粒、分辨率高。 缺点：样品少、代表性差、仪器价格昂贵。
超声波法、库尔特法等。
筛分法
原理：将被测样品经过不同大小 孔径的筛网过筛，然后再称重，结果 是质量对应筛网目数的分布。
各种常用粒度测试方法各有那些优缺点？
筛分法： 优点：简单、直观、设备造价低。 缺点：不能用于粒度细的样品；结果受人为因素和筛孔变形影响较 大。
沉降法（包括重力沉降和离心沉降）： 优点：操作简便，仪器可以连续运行，价格低，准确性和重复性较 好，测试范围较大。 缺点：测试时间较长，操作比较复杂。
最频粒径
最频粒径是频率分布曲线的最高点对应的粒径值。设想这是一般的分布或 高斯分布。则平均值，中值和最频值将恰好处在同一位置。但是，如果这种 分布是双峰分布，则平均直径几乎恰恰在这两个峰的中间。实际上并不存在 具有该粒度的颗粒。中值直径将位于偏向两个分布中的较高的那个分布1%， 因为这是把分布精确地分成二等份的点。最频值将位于最高曲线顶部对应的 粒径。由此可见，平均值、中值和最频值有时是相同的，有时是不同的，这 取决于样品的粒度分布的形态。
选用合适的结果
每一个不同的粒度测量方法都是测量粒子的一个不同的特性(大小)。我们可以根 据多种不同的方法得到不同的平均结果（如D[4，3]，D[3，2] 等），那么我们 应该用什么数字呢？让我们举一个简单的例子，两个直径分别为1和10的球体， 对冶金行业，如果我们计算简单的数字平均直径，我们得到的结果是：D（1,0） =（1+10）/2=5.5。但是如果我们感兴趣的是物质的质量，我们知道，质量是直 径的三次函数，我们就发现直径为1的球体的质量为1，直径为10的球体的质量为 1000。也就是说，大一些的球体占系统总质量的1000/1001。在冶金上我们可以 丢掉粒径为1的球体，这样我们只会损失总质量的0.1%。因此简单的数字平均不 能精确的反映系统的质量，用D[4，3]能更好地反映颗粒地平均质量。
粒度测试培训
中泰化学研发实验室
由于颗粒的形状多为不规则体，因此用一个数值去描述 一个三维几何体的大小是不可能的。为了叙述方便，我们以火柴 盒图2为例，用一把直尺量一个火柴盒的尺寸，你可以得出这个火 柴盒的尺寸是20×10×5mm。但你不能说这个火柴盒是20mm或10mm 或5mm，因为这几个数值不是它的整体。对于一个形状极其复杂的 颗粒来说，用一个数值去直接描述它们的大小就更不可能了。
铺层方式与均匀悬浮体方式：沉降开始时，颗 粒物质若都集中于沉降介质的顶部，均匀呈一 薄层，称为铺层。若在介质内均匀分布，则称 为均匀悬浮体。采用铺层，所有颗粒可以实际 上视为从同一高度开始沉降。
Stokes重力沉降公式
考察一个球体在无界流体受重力、浮力和阻力的运动情况： mdu/dt=W-f-F
等效电阻径：即在一定条件下与所测颗粒具有相同电阻的同质球 形颗粒的直径。库尔特法所测的粒径就是等效电阻粒径。
等效投影面积径：即与所测颗粒具有相同的投影面积的球形颗粒 的直径。图像法所测的粒径即为等效投影面积直径。
平均径、D50、最频粒径
定义这三个术语是很重要的，它们在统计及粒度分析中常常被用到。
平均径： 表示颗粒平均大小的数据，有很多不同的平均值的算法。如等。根据不同的 仪器所测量的粒度分布，平均粒径分：体积平均径（D[4，3]）、面积平均 径（ D[3,2] ）、长度平均径、数量平均径等。
D50：它表示了该颗粒群的粒度大小. 也叫中位径或中值粒径，这是一个表示粒度大小的典型值，该值准确地将 总体划分为二等份，也就是说有50%的颗粒超过此值，有50%的颗粒低于此值 。如果一个样品的D50=5μm，说明在组成该样品的所有粒径的颗粒中，大于 5μm的颗粒占50％，小于5μm的颗粒也占50％。
等效粒径
当一个颗粒的某一物理特性与同质球形颗粒相同或相近时，我
们就用该球形颗粒的直径来代表这个实际颗粒的直径。根据不同的测
量方法，等效粒径可具体分为下列几种：
等效体积径：即与所测颗粒具有相同体积的同质球形颗粒的直径 。激光法所测粒径一般认为是等效体积径。
等效沉速粒径：即与所测颗粒具有相同沉降速度的同质球形颗粒 的直径。重力沉降法、离心沉降法所测的粒径为等效沉速粒径， 也叫Stokes径。
该值能比较充分地表示系统的质量更多的存在哪里，这对一些行业非常重要。但 是对于一间制造大规模集成电路的洁净的屋子来说，颗粒的数量或浓度就是最重 要的了，一个颗粒落在硅片上，就将会产生一个疵点。这时我们就要采Leabharlann Baidu一种方 法直接测量粒子的数量或浓度。从本质上说，这是颗粒计数与测量颗粒大小之间 的区别。对于颗粒计数来说，我们记录下每一个颗粒并且点出数量就可以了，颗 粒的大小不太重要。
其中阻力 F=3Du
其中为流体粘滞系数，D为球体直径。当F=W-f时，du/dt=0， 球体达到一恒定的最终沉降速度ust，又称Stokes速度。可求出 Stokes速度与球直径的关系为：
D=[18ust/(s-f)]1/2 若流体中的物体不是球形,则求出的D称为该物体的Stokes直径 ，一般来讲颗粒经过极短的时间就可由静止加速到ust，由u=0达 到u=0.99ust所经过的距离也极短。因此可以认为在颗粒沉降的全 部距离内是以ust等速沉降的。这是一切重力沉降法计算粒度的基 础。另外，在利用Stokes公式计算粒度时还要考虑到其它因素所 引起的修正，例如沉降筒的大小，流体的不连续性，颗粒的形状 和浓度，布郎运动和对流的影响等。
重力沉降法
求粒度分布，就是通过测量，根据Stokes公式 计算出颗粒群的一系列粒度D和与之相应的累 计分数(D)或分布函数F(D)。通常用的沉降法 是测量颗粒群在流体介质特别是液体中沉降时 某个效应的变化，而非直接测量各单个颗粒的 沉降速度来求粒度分布的。
激光法： 优点：操作简便，测试速度快，测试范围大，重复性和准确性好， 可进行在线测量和干法测量。 缺点：结果受分布模型影响较大，仪器造价较高。
电镜： 优点：适合测试超细颗粒甚至纳米颗粒、分辨率高。 缺点：样品少、代表性差、仪器价格昂贵。
超声波法、库尔特法等。
筛分法
原理：将被测样品经过不同大小 孔径的筛网过筛，然后再称重，结果 是质量对应筛网目数的分布。
各种常用粒度测试方法各有那些优缺点？
筛分法： 优点：简单、直观、设备造价低。 缺点：不能用于粒度细的样品；结果受人为因素和筛孔变形影响较 大。
沉降法（包括重力沉降和离心沉降）： 优点：操作简便，仪器可以连续运行，价格低，准确性和重复性较 好，测试范围较大。 缺点：测试时间较长，操作比较复杂。
最频粒径
最频粒径是频率分布曲线的最高点对应的粒径值。设想这是一般的分布或 高斯分布。则平均值，中值和最频值将恰好处在同一位置。但是，如果这种 分布是双峰分布，则平均直径几乎恰恰在这两个峰的中间。实际上并不存在 具有该粒度的颗粒。中值直径将位于偏向两个分布中的较高的那个分布1%， 因为这是把分布精确地分成二等份的点。最频值将位于最高曲线顶部对应的 粒径。由此可见，平均值、中值和最频值有时是相同的，有时是不同的，这 取决于样品的粒度分布的形态。
选用合适的结果
每一个不同的粒度测量方法都是测量粒子的一个不同的特性(大小)。我们可以根 据多种不同的方法得到不同的平均结果（如D[4，3]，D[3，2] 等），那么我们 应该用什么数字呢？让我们举一个简单的例子，两个直径分别为1和10的球体， 对冶金行业，如果我们计算简单的数字平均直径，我们得到的结果是：D（1,0） =（1+10）/2=5.5。但是如果我们感兴趣的是物质的质量，我们知道，质量是直 径的三次函数，我们就发现直径为1的球体的质量为1，直径为10的球体的质量为 1000。也就是说，大一些的球体占系统总质量的1000/1001。在冶金上我们可以 丢掉粒径为1的球体，这样我们只会损失总质量的0.1%。因此简单的数字平均不 能精确的反映系统的质量，用D[4，3]能更好地反映颗粒地平均质量。
粒度测试培训
中泰化学研发实验室
由于颗粒的形状多为不规则体，因此用一个数值去描述 一个三维几何体的大小是不可能的。为了叙述方便，我们以火柴 盒图2为例，用一把直尺量一个火柴盒的尺寸，你可以得出这个火 柴盒的尺寸是20×10×5mm。但你不能说这个火柴盒是20mm或10mm 或5mm，因为这几个数值不是它的整体。对于一个形状极其复杂的 颗粒来说，用一个数值去直接描述它们的大小就更不可能了。
铺层方式与均匀悬浮体方式：沉降开始时，颗 粒物质若都集中于沉降介质的顶部，均匀呈一 薄层，称为铺层。若在介质内均匀分布，则称 为均匀悬浮体。采用铺层，所有颗粒可以实际 上视为从同一高度开始沉降。
Stokes重力沉降公式
考察一个球体在无界流体受重力、浮力和阻力的运动情况： mdu/dt=W-f-F
等效电阻径：即在一定条件下与所测颗粒具有相同电阻的同质球 形颗粒的直径。库尔特法所测的粒径就是等效电阻粒径。
等效投影面积径：即与所测颗粒具有相同的投影面积的球形颗粒 的直径。图像法所测的粒径即为等效投影面积直径。
平均径、D50、最频粒径
定义这三个术语是很重要的，它们在统计及粒度分析中常常被用到。
平均径： 表示颗粒平均大小的数据，有很多不同的平均值的算法。如等。根据不同的 仪器所测量的粒度分布，平均粒径分：体积平均径（D[4，3]）、面积平均 径（ D[3,2] ）、长度平均径、数量平均径等。
D50：它表示了该颗粒群的粒度大小. 也叫中位径或中值粒径，这是一个表示粒度大小的典型值，该值准确地将 总体划分为二等份，也就是说有50%的颗粒超过此值，有50%的颗粒低于此值 。如果一个样品的D50=5μm，说明在组成该样品的所有粒径的颗粒中，大于 5μm的颗粒占50％，小于5μm的颗粒也占50％。
等效粒径
当一个颗粒的某一物理特性与同质球形颗粒相同或相近时，我
们就用该球形颗粒的直径来代表这个实际颗粒的直径。根据不同的测
量方法，等效粒径可具体分为下列几种：
等效体积径：即与所测颗粒具有相同体积的同质球形颗粒的直径 。激光法所测粒径一般认为是等效体积径。
等效沉速粒径：即与所测颗粒具有相同沉降速度的同质球形颗粒 的直径。重力沉降法、离心沉降法所测的粒径为等效沉速粒径， 也叫Stokes径。
该值能比较充分地表示系统的质量更多的存在哪里，这对一些行业非常重要。但 是对于一间制造大规模集成电路的洁净的屋子来说，颗粒的数量或浓度就是最重 要的了，一个颗粒落在硅片上，就将会产生一个疵点。这时我们就要采Leabharlann Baidu一种方 法直接测量粒子的数量或浓度。从本质上说，这是颗粒计数与测量颗粒大小之间 的区别。对于颗粒计数来说，我们记录下每一个颗粒并且点出数量就可以了，颗 粒的大小不太重要。
其中阻力 F=3Du
其中为流体粘滞系数，D为球体直径。当F=W-f时，du/dt=0， 球体达到一恒定的最终沉降速度ust，又称Stokes速度。可求出 Stokes速度与球直径的关系为：
D=[18ust/(s-f)]1/2 若流体中的物体不是球形,则求出的D称为该物体的Stokes直径 ，一般来讲颗粒经过极短的时间就可由静止加速到ust，由u=0达 到u=0.99ust所经过的距离也极短。因此可以认为在颗粒沉降的全 部距离内是以ust等速沉降的。这是一切重力沉降法计算粒度的基 础。另外，在利用Stokes公式计算粒度时还要考虑到其它因素所 引起的修正，例如沉降筒的大小，流体的不连续性，颗粒的形状 和浓度，布郎运动和对流的影响等。