第二章无机材料原.ppt

第二章无机材料原
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汇报人：视觉设计
筛孔尺寸
标准筛系列：
32 42 48 60 65 80 100 115 150 170 200 270 325 400
其中最细的是400目，孔径是38μm。
筛分的优缺点
优点
统计量大, 代表性强
便宜
重量分布
缺点
下限38微米
人为因素影响大
重复性差
非规则形状粒子误差
速度慢
采用定向径方法测量
光学显微镜 ——250μm
电子显微镜 ——5μm
显微镜测定粒度要求统计颗粒的总数：
粒度范围宽的粉末———10000以上
粒度范围窄的粉末———1000 左右
显微镜方法的优缺点
优点
可直接观察粒子形状
可直接观察粒子团聚
光学显微镜便宜
缺点
代表性差
重复性差
测量投影面积直径
速度慢
原理图
激光器
激光束
透镜
样品池
透镜
衍射光束
未衍射光束
光传感器列阵
中心传感器
粉末

从He-Ne(氦气和氖气)激光器发出的激光束经扩束镜后会聚在针孔，针孔将滤掉所有的高阶散射光，只让空间低频的激光通过。然后，激光束成为发散的光束，该光束遇到傅立叶透镜后被聚焦。
当光入射到颗粒时，会产生衍射，小颗粒衍射角大，而大颗粒衍射角小（Mie散射理论），某一衍射角的光强度与相应粒度的颗粒多少有关。
当样品池内没有颗粒时，光束将被聚焦在环形光
电探测器的中心；当样品池内有颗粒样品时，会聚
的光束会有一部分被颗粒散射到环形探测器的各探
测单元以及大角探测器上，形成“靶芯”状的衍射光
环，此光环的半径与颗粒的大小有关，衍射光环的
强度与相关粒径颗粒的多少有关，通过环形光电接
受器阵列就可以接受到这些光能信号，光能信号通
过光电探测器转换成了相应的电流信号，送给数据
采集卡，该卡将电信号放大，再进行A/D转换后送入
计算机，计算机用Mie散射理论对这些信号进行处
理，即得样品的粒度分布。
测量原理示意图
激光衍射
—500μm
X光小角衍射
—
测量方法
目前的激光法粒度仪基本上都同时应用了夫琅霍夫(Fraunhofer)衍射理论和米氏(Mie)衍射理论，前者适用于颗粒直径远大于入射波长的情况，即用于几个微米至几百微米的测量；后者用于几个微米以下的测量。
激光衍射
性能特点
测量的动态范围大，动态范围越大越方便，目前先进的激光粒度可以超过1：1000（动态范围是指仪器同时能测量的最小颗粒与最大颗粒之比）；
测量速度快，从进样至输出测试报告，只需1min，是目前最快的仪器之一；
重复性好，由于取样量多，对同一次取样进行超过100次的光电采样，故测量的重复精度很高，达1%以内；
操作方便，不受环境温度影响（相对于沉降仪），不存在堵孔问题（相对库尔特计数器）
分辨率较低，不宜测粒度分布过窄又需要定量测量其宽度的样品如磨料微粉。
4 电阻法颗粒计数器
电阻法(库尔特)颗粒计数工作原理：
采用小孔电阻原理，即库尔特法测量颗粒的大小。如图，小孔管浸泡在电解液中。小孔管内外各有一个电极，电流可以通过孔管壁上的小圆孔从阳极流到阴极。小孔管内部处于负压状态，因此管外的液体将流动到管内。测量时将颗粒分散到液体中，颗粒就跟着液体一起流动。当其经过小孔时，小孔的横截面积变小，两电极之间的电阻增大，电压升高，产生一个电压脉冲。当电源是恒流源时，可以证明在一定的范围内脉冲的峰值正比于颗粒体积。仪器只要准确测出每一个脉冲的峰值，即可得出各颗粒的大小，统计出粒度的分布。
库尔物颗粒计数器是基于小孔电阻原理，即电阻增量是正比于颗粒体积
性能特点
分辨率高，是现有各种粒度仪中最高的；
测量速度快，一个样品只需15s左右；
重复性好，一次测1万个左右颗粒，代表性好，测量重复性较高；
操作简便，整个过程自动完成；
动态范围较小，对同一小孔管约为20：1；
易发生堵孔故障；
测量下限不够小，愈小愈易堵孔，下限为1微米
5. 沉降法粒度测试
测量原理
在具有一定粘度的粉末悬浊液内，大小不等的颗粒自由沉降时，其速度是不同的，颗粒越大沉降速度越快。如果大小不同的颗粒从同一起点高度同时沉降，经过一定距离(时间)后，就能将粉末按粒度差别分开。
重力沉降 10—300μm
离心沉降 —10μm