什么是激光粒度儀？納米激光粒度儀的原理與實踐

　　一、激光粒度儀概述
 

　　激光粒度儀是一種利用顆粒對光的散射現象來測量顆粒大小的儀器。它基于Mie散射理論(對于較寬粒徑范圍的顆粒測量)或夫瑯禾費衍射理論(對于較大顆粒測量)，通過對顆粒散射光的角度、強度等信息的分析，快速、準確地測定顆粒的粒度分布。該儀器具有測量速度快、重復性好、測量范圍寬等優點，廣泛應用于材料科學、制藥、食品、化工、環保等眾多領域，可用于測量各種固體顆粒、乳液、懸浮液等體系中顆粒的粒度大小及分布情況。
 

　　二、納米激光粒度儀的原理
 

　　納米激光粒度儀主要用于測量納米級顆粒的粒度分布，其核心原理基于動態光散射(DLS)和靜態光散射(SLS)理論，以下為你展開介紹：
 

　　??動態光散射原理（測量納米顆粒）??
 

　　當一束激光照射到含有納米顆粒的液體樣品時，納米顆粒會做布朗運動，同時散射激光。由于顆粒在不斷運動，散射光的相位會隨時間快速變化，產生動態光散射現象。
 

　　通過檢測器檢測散射光的強度隨時間的變化，然后使用相關器對這些隨時間變化的散射光信號進行自相關運算，得到散射光強度的自相關函數。
 

　　根據斯托克斯 - 愛因斯坦方程，結合自相關函數，就可以計算出顆粒的平移擴散系數，進而推算出顆粒的流體力學直徑，也就是納米顆粒的粒度大小。通過對大量顆粒的統計分析，就能得到顆粒的粒度分布。
 

　　??靜態光散射原理（輔助測量及大顆粒情況）??
 

　　靜態光散射是指在靜態條件下(顆粒相對靜止或運動緩慢可忽略)，測量不同角度上顆粒對激光的散射光強度。根據米氏散射理論(適用于顆粒尺寸與入射光波長相近的情況)或夫瑯禾費衍射理論(適用于較大顆粒，一般大于幾百納米)，散射光的強度分布與顆粒的大小、形狀、折射率以及入射光的波長等因素有關。
 

　　通過測量多個角度上的散射光強度，并利用相應的理論模型進行擬合計算，就可以得到顆粒的粒度分布信息。在納米激光粒度儀中，靜態光散射原理有時會作為輔助手段，與動態光散射原理結合，以提高測量結果的準確性和可靠性，特別是對于一些粒徑分布較寬、包含少量較大顆粒的樣品。
  

　　三、納米激光粒度儀的實踐應用
 

　　??樣品制備??
 

　　??分散介質選擇??：根據樣品的性質選擇合適的分散介質，如水、乙醇等。對于親水性樣品，通常選擇水作為分散介質；對于疏水性樣品，可能需要選擇有機溶劑或添加表面活性劑來改善顆粒的分散性。
 

　　??分散方法??：為了使顆粒在分散介質中均勻分散，避免顆粒團聚，需要采用適當的分散方法。常見的分散方法包括超聲分散、機械攪拌等。超聲分散是利用超聲波的空化作用，使顆粒從團聚體中分離出來；機械攪拌則是通過攪拌槳的旋轉產生強烈的流動，促進顆粒的分散。在操作過程中，需要控制分散時間和強度，以達到最佳的分散效果。
 

　　??測量過程??
 

　　??儀器調試??：在測量前，需要對納米激光粒度儀進行調試，包括調整激光光源的強度、檢測器的位置和角度等，確保儀器處于最佳工作狀態。
 

　　??樣品測量??：將制備好的樣品注入測量池中，讓激光照射樣品并檢測散射光信號。儀器會自動采集和處理散射光數據，經過一定的計算和分析后，給出顆粒的粒度分布結果。測量過程中，需要注意保持測量環境的穩定，避免外界因素(如振動、溫度變化等)對測量結果的影響。
 

　　??結果分析與應用??
 

　　??粒度分布解讀??：納米激光粒度儀給出的測量結果通常包括顆粒的平均粒徑、粒度分布曲線、多分散指數等信息。通過對這些結果的分析，可以了解顆粒的粒度大小和分布特征。例如，平均粒徑可以反映顆粒的總體大小，多分散指數則可以表示顆粒粒度分布的均勻程度。
 

　　??實際應用??：在納米材料研究中，納米激光粒度儀可用于研究納米顆粒的合成過程、粒徑控制以及性能評估；在制藥領域，可用于藥物納米制劑的研發和質量控制，確保藥物顆粒的粒度符合要求，提高藥物的療效和安全性；在環境科學中，可用于檢測水中納米級污染物的粒徑和分布，為環境監測和治理提供依據。