减轻肩膀的重量：激光衍射不同的衡量模式

激光衍射是一种测试广泛样品的测量技术，无论是液态还是固态样品。使用不同的衡量模式不仅合理地说明样品粒径，也能确保用户将结果与其它测量技术做对比。在这篇应用报告中，我们提供Kalliope软件衡量模式的概览和解释，衡量模式之间和不同测量技术间的相互对比。

1介绍

    为了合理地说明一个样品的粒度，理解测试数据衡量模式之间的差异很重要。PSA的Kalliope软件有三种衡量模式：体积，数量和表面积。每个模式生成一个不同的结果，分别代表了测试样品不同的物理性质。尤其当对比不同的测量技术时，使用不同的衡量模式查看结果很有用。

2激光衍射和它的衡量模式

    测量原理基于颗粒的激光束衍射。为了简化，理论假设所有的颗粒是为球形。PSA最常用和默认的衡量模式是体积分布。Kalliope软件其它可以选择的衡量模式是数量和表面积分布。可用模式之间的切换事实上是软件的计算，基于表面积方程和球形体积。考虑到激光衍射假定球形颗粒，通过Kalliope软件简单计算能够把得到的体积结果转换成表面积或数量分布。

2.1体积分布

    体积分布表示颗粒体积在不同的粒径通道中的分布情况。这种衡量模式更关注大颗粒而不是小颗粒。容易观察的影响，如果一个样品在不同粒径通道包含相同数量的颗粒，如图2所示。通常激光衍射获得的结果，沉淀法和声谱学用体积分布衡量。

2.2表面积分布

    表面积分布表示不同的粒径通道中颗粒表面积分布情况。这种衡量模式也侧重大颗粒，但是这种影响比体积分布小。如果颗粒的表面积对最终用途很重要（例如水泥或矿业，催化剂，层析树脂等），表面积分布尤其有用。

图1：计算球形表面积方程

2.3数量分布

    颗粒度分布的另一种表达是数量分布，表征颗粒数量对于样品粒径的情况。这种衡量模式对所有的颗粒一视同仁，不依赖于它们的粒径。与体积或者表面积分布相比，数量分布特别向小尺寸颗粒偏移。为了更容易理解不同的衡量模式，考察一个包含等量100nm和1um颗粒的双峰样品（图2）。对应的颗粒度分布如图3所示。如果结果与显微镜，图像法或纳米跟踪分析比较，可以使用数量分布。

    一般来说，体积分布的中位径是最大的，接下来是表面积分布的中位径。数量分布的中位径是三种分布中最小的。

图2：等量100nm和1um颗粒的双峰样品

图3：一个双峰样品的体积（左，比例1：1000）颗粒度分布转换成数量（中，比例1：1）和表面积（右，比例1：100）颗粒度分布

    因为两个分布颗粒数量相等，数量分布图显示两个1：1比例的峰（图3：中）。改变衡量模式成表面积，考虑球形表面积方程（图1：右侧），分布比例变为1：100。再则，改为体积分布（图3：左侧），比例增大到1：1000，因为此分布与球形体积（πd³/6）成比例。这些观察如图3所示。

3结论

    激光衍射是一种测试广泛样品的测量技术，无论是液态还是固态样品。使用不同的衡量模式不仅合理地说明样品的粒径，也能与其它测量技术做比较。因为每种衡量模式都有它的优点，不应该被绝对化考量。在这篇应用报告中，我们提供Kalliope软件衡量模式的概览和解释，衡量模式之间和不同测量技术间的相互对比。

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