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在线激光粒度仪是一种用于实时监测和分析颗粒粒度分布的仪器,常用于工业过程控制中。

校准方式

  一、环境准备

  1.温度与湿度控制

  确保实验室或使用环境的温度、湿度相对稳定,因为温度、湿度的变化会影响激光的传播速度、光学元件的性能以及样品的状态,进而影响测量结果。

  2.避免振动与干扰

  选择远离振动源和强电磁干扰的区域放置仪器,振动可能导致光学部件的位移或松动,电磁干扰则可能影响电子元件的正常工作。

  二、仪器检查

  1.外观与连接检查

  检查仪器的外观是否有损坏、腐蚀等情况,各部件的连接是否牢固,包括电源线、信号线等,确保仪器处于良好的物理状态。

  2.内部清洁

  定期打开仪器外壳,对内部的光学元件、样品池、探测器等进行清洁,去除灰尘、杂质等污染物,防止其影响光路和测量信号。

  三、标准物质选择

  1.特性要求

  选用具有已知粒径分布的标准物质,其颗粒大小、形状、折射率等应与待测样品相似,以确保校准结果的准确性和适用性。

  2.溯源性

  标准物质应具备可追溯性,其粒径分布值通常由机构通过更精确的方法测定和认证,这样才能保证校准的可靠性。

  四、校准操作步骤

  1.预热稳定

  按照制造商的建议,开机预热仪器至足够的时间,使激光器、光电探测器等关键部件达到稳定的工作温度,减少因温度变化引起的性能波动。

  2.光路校准

  使用标准物质对仪器的光路进行校准,调整激光束的方向、准直和聚焦系统,确保激光束准确地照射到样品池中,并在探测器上形成清晰的衍射光环。

  3.探测器校准

  检查每个探测器的响应是否均匀,验证探测器的信号响应与接收到的光强是否呈线性关系,同时确保探测器的位置准确无误,以获得正确的衍射图案。

  五、数据测量与分析

  1.重复测量

  将标准物质按照推荐的浓度和方法分散在适当的介质中,然后多次测量,一般不少于三次,以获取足够的数据用于后续的分析。

  2.误差评估

  将测量得到的粒度分布结果与标准物质的标称值进行对比,计算示值误差、重复性误差等指标,评估仪器的准确性和稳定性。

  六、校准结果处理与记录

  1.结果判断与调整

  如果测量结果的误差超出了规定的范围,需要分析原因并进行调整。可能涉及的调整包括光学元件的重新校准、探测器的灵敏度调节、算法参数的修正等。

  2.记录与存档

  详细记录校准过程中的各项数据,包括测量条件、标准物质信息、测量结果、调整措施等,形成校准报告并存档保存,以便日后查阅和追溯。

  七、定期维护与再校准

  1.制定计划

  根据仪器的使用频率、测量精度要求等因素,制定合理的定期校准计划,一般建议每半年至一年进行一次校准,或者在使用环境和条件发生重大变化时及时进行校准。

  2.持续监测

  在日常使用中,定期对仪器进行简单的功能检查和维护,如清洁样品池、检查光源强度等,及时发现并解决可能出现的问题,确保仪器始终处于良好的工作状态。

技术特点

  1.高精度与高分辨率

  能够测量从纳米级到毫米级的颗粒,具有极高的测量精度和分辨率。

  2.宽测量范围

  通常可以覆盖从几十纳米到几千微米的颗粒尺寸。

  3.非接触式测量

  不会对样品造成破坏或污染,适用于对样品完整性要求较高的应用场景。

  4.快速测量与实时监控

  测量速度非常快,通常可以在几秒钟内完成一次测量,并且可以实现实时监控。

  5.自动化与智能化

  现代激光粒度仪结合了人工智能和机器学习技术,能够实现自动化测量和智能故障诊断。

工作流程

  1.样品制备

  将待测颗粒样品分散在适当的介质中,确保颗粒均匀分布且不发生团聚。

  2.激光照射

  激光束通过样品池,照射到颗粒上,产生散射光。

  3.信号采集

  探测器接收散射光信号,并将其转换为电信号。

  4.数据处理

  通过计算机对采集到的散射光信号进行分析,利用数学模型反推出颗粒的粒度分布。

  5.结果输出

  将粒度分布结果以图表或数据的形式输出,供用户参考。

工作原理

  在线激光粒度仪的工作原理主要基于激光散射技术。当激光束照射到颗粒表面时,颗粒会对激光产生散射现象。散射光的强度、角度和偏振状态与颗粒的大小、形状、折射率等参数密切相关。根据米氏散射理论(Mie Theory),当颗粒的直径与激光波长相近或更大时,散射光的强度与颗粒的直径呈一定的函数关系。通过测量散射光的分布,可以计算出颗粒的粒度分布。

应用领域

  1.生物技术

  在生物技术中,激光粒度仪常用于分析生物分子的粒度分布,如蛋白质、核酸和多糖等。这些生物分子的粒度分布对其生物活性和功能有重要影响。例如,在蛋白质药物的开发中,蛋白质的粒度分布会影响其溶解性、稳定性和生物利用度。

  2.药物开发

  在药物开发中,激光粒度仪用于评估药物颗粒的粒度分布,这对于药物的溶解性、稳定性和生物利用度至关重要。例如,在开发纳米药物时,激光粒度仪可以测量纳米颗粒的大小和分布,确保药物颗粒在体内的有效传递和释放。

  3.材料科学

  激光粒度仪在材料科学中有着重要应用。例如,在粉末冶金中,激光粒度仪用于测量金属粉末的粒度分布,直接影响材料的烧结性能和最终产品的质量。此外,激光粒度仪还应用于薄膜材料、催化剂、超导体、水泥生产等领域,帮助优化材料性能和控制生产过程。

  4.环境监测

  激光粒度仪可以测定大气中的烟尘与灰尘含量,为环境污染控制和全球气候预测提供数据支持。此外,激光粒度仪还应用于水利部门,用于检测江河的泥沙含量等。

  5.化工

  在化工领域,激光粒度仪用于测量化工产品的颗粒尺寸分布,确保产品质量和性能的稳定性。例如,在涂料和颜料的生产中,激光粒度仪可以帮助优化配方和生产工艺,提高产品的遮盖力、颜色和耐久性。

  6.食品

  在食品行业中,激光粒度仪可以分析食品颗粒的粒度分布,确保食品的质量和安全性。例如,在奶粉生产中,激光粒度仪可以帮助控制奶粉颗粒的均匀性和细度,提高产品的溶解性和口感。

故障解决方法

  1.测量值异常

  可能是由于粒度仪本身的硬件问题,如光学部分的传感器、安装精度等。应检查这些硬件部分,确保其正常工作。如果不是硬件问题,可能是用户不严格按照说明操作,如采样容器的干净度、采样量等,需按照操作规程清洗并确保采样容器的清洁度。

  2.显示结果与实际不符

  可能是实验室环境不符合激光粒度仪的技术要求,如温度、湿度、振动等。应检查并调整实验室环境,确保其符合技术要求。

  3.镜头和测试窗口玻璃污染

  激光粒度仪常处于多尘环境,测试窗口玻璃和光学镜片容易受到浮尘或霉菌污染,导致杂散光干扰测试。应对办法是尽量让仪器处于干燥无尘的工作环境,并经常按照操作规程清洗镜片,保证光学镜片的清洁。

  4.镜片结雾问题

  在潮湿季节或使用地下水测试时,测量窗口镜片温度远低于室温时容易结雾。可以通过提高测试介质温度来解决。

  5.激光器老化

  导致光能波动大。需要更换激光器。

  6.仪器无法正常开机或启动

  首先检查电源是否接通,并确保电源线连接稳固。如果问题仍然存在,可能是电源供应故障或者设备内部故障,需要联系维修人员进行检修。

  7.仪器读数不稳定或误差较大

  可能是样品制备不均匀或仪器未校准。解决方法是重新制备样品并确保取样过程中的均匀性,及时清洁测量单元以消除污染物的干扰。

  8.高浓度、聚集体或多峰样品无法精确测量

  可以将样品稀释为较低浓度以获得更准确的结果,或在数据处理过程中使用适当的算法和分析方法。

  9.测量耗时较长或无法连续进行多次测量

  可能是进样系统故障或数据处理软件问题。检查进样系统的各个部件,确保其正常工作,并确保数据处理软件是最新版本,尝试重新安装或联系制造商获取技术支持。

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