激光粒度测试仪主要用于测量物料粒度大小及粒度分布,是无机分析、有机分析和生物分析中较为常用的粒度分析仪器。其原理基于激光散射,通过测量散射光的强度和角度来确定样品中颗粒的大小分布。这种仪器具有高精度、快速测量、测量范围广、操作简便等优点。
激光粒度测试仪的原理是利用激光对样品中的粒子进行散射,通过测量散射光的强度和角度来计算出粒子的大小和分布情况。具体来说,当样品被注入到仪器中后,激光束会照射在样品颗粒上并发生散射。散射光经过收集系统收集,并由光学器件聚焦后投射到检测器上。检测器测量散射光的强度和散射角度,并将数据传输给计算机进行分析和处理。根据Mie理论和光散射定律,可以计算出样品中颗粒的大小分布。
激光粒度测试仪主要应用范围如下:
一、材料科学与化工
电池材料:
正极材料(如三元材料NCM、磷酸铁锂LFP)、负极材料(如石墨、硅碳)的粒径分布直接影响电池的能量密度、倍率性能和循环寿命。
测量导电剂(如炭黑)的粒径。
陶瓷与粉末冶金:
控制陶瓷粉体(氧化铝、氧化锆、氮化硅等)、金属粉末(钛粉、镍粉、不锈钢粉等)的粒度,影响烧结性能、致密度和最终产品强度。
颜料与涂料:
颜料(钛白粉、炭黑、有机颜料)和填料(碳酸钙、滑石粉)的粒度影响涂料的遮盖力、着色力、光泽度、流变性和稳定性。
催化剂:
催化剂载体和活性组分的粒径分布影响其比表面积、活性和选择性。
高分子材料:
测量聚合物乳液(如乳胶漆、粘合剂)中乳胶粒子的粒径。
分析树脂粉末、添加剂(如增塑剂、稳定剂)的粒度。
纳米材料:
表征纳米粉体(如纳米二氧化硅、纳米氧化锌、量子点)的粒径分布(需结合偏振光技术或动态光散射辅助)。
二、制药与生物技术
药物研发与生产:
原料药(API):粒度影响溶解度、溶出速率和生物利用度(BCS II/IV类药物尤其重要)。
辅料:乳糖、微晶纤维素、淀粉等辅料的粒度影响混合均匀性、流动性和压片性能。
吸入制剂:干粉吸入剂(DPI)、定量吸入剂(pMDI)中药物颗粒的粒径(尤其是1-5μm的可吸入分数)是决定肺部沉积效率的关键质量属性。
注射剂:检测混悬型注射液中微粒的大小和数量,符合药典要求。
生物制剂:
分析脂质体、纳米粒、微球等药物递送系统的粒径。
测量蛋白质聚集体的尺寸。
三、食品与农业
食品加工:
奶粉、可可粉、咖啡粉、香料、糖粉等粉末食品的粒度影响溶解性、口感、冲调性和流动性。
检测饮料(如果汁、乳饮料)中悬浮颗粒或乳滴的大小,影响稳定性、口感和外观。
分析巧克力浆料中可可和糖的粒径,影响口感(是否砂砾感)。
农产品:
测量面粉、淀粉、饲料颗粒的粒度。
分析农药、化肥等农用化学品的粉体粒度,影响喷洒均匀性和药效。
四、环境与地质
土壤与沉积物分析:
快速测定土壤、河流/海洋沉积物的粒度分布,用于土壤分类、沉积环境研究、污染评估。
粉尘与气溶胶:
(配合干法进样)分析工业粉尘、PM2.5/PM10颗粒物的粒径,用于环境监测和职业健康评估。
水处理:
监测絮凝过程中矾花的大小。
分析滤料(石英砂、活性炭)的粒径。
五、矿业与冶金
选矿与矿物加工:
在磨矿、分级、浮选等工艺中,实时或离线监测矿浆中矿物颗粒的粒度,是优化工艺流程、提高回收率的关键控制参数。
尾矿处理:
分析尾矿颗粒的粒度,影响其堆放稳定性和环境影响。
六、其他工业领域
造纸:
测量填料(碳酸钙、高岭土)和涂料的粒度,影响纸张的平滑度、不透明度和印刷性能。
化妆品:
分析粉底、爽身粉、防晒霜中粉体或乳液液滴的粒径,影响肤感、遮盖力和稳定性。
3D打印:
严格控制金属或聚合物粉末的粒度和球形度,影响铺粉均匀性和最终打印件质量。
墨水与碳粉:
喷墨墨水中的颜料/染料颗粒、激光打印机碳粉的粒度直接影响打印质量和流畅性。