顆粒度測量方法-雷射衍射法？篩分法？

雷射衍射法描述與篩分法的技術差異及考量 

概述： 

 


雷射衍射法已成為各行業常用的顆粒度分析標準手段。由於其具顯著優勢，雷射衍射法開始取代篩分等傳統顆粒分析方法。 

 


從篩分法轉向雷射衍射法需評估其優勢並與篩分測量比較。考慮將雷射衍射當作篩分法的替代手段時，需比較以下關鍵點。 

1. 重複性及再現性

使用雷射衍射法相比篩分法，其結果的重複性與再現性顯著提高。 

 


雷射衍射法中，重現性誤差不超過1%，重複性不超過0.5%，且操作變數很少。 

這與篩分法的再現性可因不同樣品或時間改變而大相徑庭。雷射衍射法在統計學的優勢是將篩分法轉換成分析方法的重要理由。 

2. 小量樣品 


雷射衍射法可分析少量試樣，若需更大量時也可進行測量。 

 


乾式分散試驗中，10mg – 30g的樣品即可獲得可靠結果，通常使用數克樣品。 

 

唯一的實際限制是樣品連續供應到儀器的實驗長度。 

 

此點與篩分法對樣品量企及不同的結果相互對比。因此，雷射衍射法對於高度分散的樣品分析具有相當靈活性。 

 

 


3. 短促的實驗時間 

 


不同於篩分法需數分鐘，雷射衍射法僅需數秒即完成。在選擇分析方法上，分析速度是最近材料測試，尤其是流程監測測試中重要的考慮因素。 

 

秒與分鐘的差異常與經濟效益掛鉤，次優工藝狀態導致的損失可能達到數千美元。 

 

通常，雷射衍射測試約需15秒完成約10g樣品分析，未來步驟端幾乎實現即時測量，提供立刻的測試結果。 

 

因此，有受過些微培訓的操作員可輕鬆地在8小時內執行100份以上的樣品測試。 

 

相對於篩分法每次需要數分鐘和清洗，會造成人員攪擾及樣品浪費，並令單次交接班測試樣本量有限。 

 

雷射衍射不僅提高流程品質控制，還提升實驗室的效率與產能。 

4. 操作成本 

 

此外，衍射系統的維護成本遠低於篩分板的更換成本。 

 


雷射衍射系統的維護簡單，僅需清洗或偶爾更換window cell。 

 

對於乾式分散系統，需定期更換真空袋以保持性能。與此相比，為保持篩分結果一致性需不斷因篩網磨損而更換。 

 

 


5. 報告自定義 

 


Mastersizer系列產品允許自定義報告設置，便於篩分數據的解讀。 

 


透過Mastersizer 3000軟件，簡單操作即可生成報告格式提供所需信息。 

 

比較篩分結果時，可選擇相應的尺寸範圍並直接在報告中加入。 


 

粒徑分布與常見統計參數可單頁展示，方便客戶了解技術規格。 

 

可透過自定義導出格式，迅速將數據轉為Excel相容格式。 

 

 


6. 尺寸範圍 

 


衍射範圍在0.1 – 3500μm，比篩分範圍更廣。 

 


例如Mastersizer 3000提供廣泛的動態範圍。而篩分範圍則限制在數十至百微米，不足45微米。 

 

篩分方式可能導致板狀或針狀顆粒比當前尺寸篩孔大好幾倍，卻仍能通過，造成樣品顆粒真實尺寸誤判。 

 

 


7. 維護與清洗 

衍射法在更換樣品期間上手且簡便，清洗亦很容易。 

 


對於乾式分散雷射衍射，樣品重載前簡單刷拂系統即可進行下次測量。 

 

Mastersizer 3000用的Aero S散佈裝置預設清潔程序，通常在30秒便可完成系統清潔，使實驗間閒置時間最小化。 

 

篩分法需在實驗間清洗與稱重篩網，總程可能超過10分鐘。雷射法相比下清潔效率更高。 

 

 


8. 自動化 

 


Mastersizer產品可自動實現理想樣品測量條件。 

 


Malvern的整體雷射衍射技術圍繞標準測量程序(SOP)設計，減少用戶間差異並最大化效率。 

 

一旦SOP為樣品測量制定，使用者只需加載樣品並正確命名。 

 


其餘操作自動完成；SOP循環開展的所有程序，包括清潔、報告打印及報告設置等都能迅速自主完成。 

自動篩分法可選用，但其冗長的清潔、用戶差異及實驗時間問題未能解決。 

 

Mastersizer系列實現了實現粒徑結果的快速準確。 

 

 


9. 樣品密閉性 

 


在乾式雷射衍射中，真空密閉樣品避免接觸風險。 

 


Mastersizer的乾式分散附件從樣品裝載區到真空袋完全密封，最大限度降低使用者風險。 

 

真空收集系統使得廢物處理變得容易，適合乾式樣品使用時可置於抽油煙機或夾空間，保持安全。 

 

開放式篩分設計使之易被暴露環境風險傷害，且不會直接收集在便攜式集料支中。 

 

 


10. 寧靜並拓展空間的實驗室 

 


衍射裝置佔用的實驗室空間小如檯櫃位置且構建更少噪音。 

 


Masterizer 3000雷射裝置尺寸相較Mastersizer 2000僅需27英寸，幾乎合用所有空調線路，實驗室外部的真空裝置可減低其噪音。 

 

相比下，篩分裝置噪音大、髒且震動激烈，需佔用整個實驗檯。雷射衍射在實驗室營造舒適的工作環境值得考慮。