材料粒度分析知识分享.ppt

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1、材料粒度分析(3)粒度粒度[2]grainsize，particlesize　　颗粒的大小。通常球体颗粒的粒度用直径表示，立方体颗粒的粒度用边长表示。对不规则的矿物颗粒，可将与矿物颗粒有相同行为的某一球体直径作为该颗粒的等效直径。实验室常用的测定物料粒度组成的方法有筛析法、水析法和显微镜法。①筛析法，用于测定250～0.038mm的物料粒度。实验室标准套筛的测定范围为6～0.038mm；②水析法,以颗粒在水中的沉降速度确定颗粒的粒度,用于测定小于0.074mm物料的粒度；③显微镜法，能逐个测定颗粒的投影

2、面积，以确定颗粒的粒度，光学显微镜的测定范围为150～0.4μm，电子显微镜的测定下限粒度可达0.001μm或更小。3.粒度的测定3.粒度测定1．筛分析法（>40μm）国际标准筛制：Tyler(泰勒)标准单位：目目数为筛网上1英（25.4mm）寸长度内的网孔数(a，d单位mm)25.4ad得到比200目粗的筛孔尺寸得到比200目细的筛孔尺寸主模系列:标准规则:以200目的筛孔尺寸0.074mm为基准，乘或除模（或），则得到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

3、差非规则形状粒子误差速度慢2.显微镜采用定向径方法测量光学显微镜0.25——250μm电子显微镜0.001——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3.光衍射法粒度测试测量原理当光入射到颗粒时，会产生衍射，小颗粒衍射角大，而大颗粒衍射角小，某一衍射角的光强度与相应粒度的颗粒多少有关。测量原理示意图激光衍射0.05—500

4、μmX光小角衍射0.002—0.1μm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§2激光粒度分析法发展史Fraunhofer和Mie等人早在19世纪就已描述了粒子与光的相互作用。20世纪70年代发展起来。（电子技术的发展，激光源的使用）目前它在粒度测试设备中占绝对性的统治地位。优势：不受颗粒材料光学和电学特性参数的影响。表2.1是

5、各种激光粒度分析法相应的原理和优势。由于Fraunhofer衍射理论只适用于颗粒尺寸远大于入射光波长，所以，实际中采用X射线做光源，可大大降低所能测量的颗粒的最小粒径，使测量范围扩大。微米粒度仪使用氦-氖激光源，采用Mie理论的测试范围较采用Fraunhofer衍射原理更宽，结果更精确。但测前要对样品及分散介质的光学参数如折射率等进行设定，并要求颗粒是球形的。多普勒分析可同时测量粒子的粒径分布和粒子流速。光子相关光谱法是应用广泛的一种测量纳米粒度的方法。§2激光粒度分析法激光衍射光谱粒度分析法原理：激光

6、与颗粒（为球体）之间的相互作用。主要理论：Fraunhofer衍射理论，该理论认为衍射的光能分布与粒度分布有关。衍射光的强度I(θ)与颗粒粒径有如下关系：其中θ为散射角，R为颗粒半径，I(θ)为以θ为散射角的光强度，n（R）是颗粒的粒径分布函数，k=2π/λ,λ为激光的波长，J1为第一型贝叶斯函数。假设：所测颗粒为球体。§2激光粒度分析法优点：操作简单，测样时间短缺点：代表性不强，用不同的理论测出的结果不同。激光衍射光谱粒度分析法仪器组成：激光器、扩束镜、聚焦透镜、光电子探测器和计算机如图2-2激光衍射

7、光谱粒度分析法Fraunhofer衍射法优点：速度快、范围广、精度高、重复性好、适用对象广、不受被测颗粒折射率的影响、适于在线测量等优点。注意：只有被测颗粒粒径大于激光光波波长才能处理成Fraunhofer衍射。激光衍射光谱粒度分析法d»λ（d>10λ）时，属于Fraunhofer范围。θ为衍射角，b为微粒直径。激光光散射粒度分析法原理：d«λ（d<0.1λ）时，属于Rayleigh散射为主的分子散射，照在颗粒上的光均等地向各个方向散射。d～λ时，属于Mie-Gans散射范围，照在颗粒上的光非均匀地散射

8、。其中P(θ)为散射因子，I0为入射光强度，V为球的体积，λ为入射光的波长，r为散射中心O与观察点P的距离，r»λ，nr为相对折射率nr＝n2/n1，θ为散射光与入射光的夹角。仪器的基本组成图2-3基本原理：光照射到粒子上，在粒子的边缘部分发生光散射。被粒子散射的光都聚焦在检测器的非中心区，粒子越小，其产生的散射角越大。激光光散射粒度分析法光散射粒度测试方法的优缺点优点：测量范围广（1nm~300m）、自动化程度高、操作简单、测量速度快、