激光法檢測磨料粒度，為什么有些大顆粒檢不出來？

  激光粒度分析儀是近二十幾年來快速發展起來的一種新型粒度分析儀。由于該儀器采用先進的計算機技術與激光原理相結合，充分發揮了各自的優勢，使粉體的粒度分析變得快速方便，滿足了粉體行業粒度分析的基本需要。再加上儀器生產廠家廣泛的宣傳（儀器分析快速、準確，精度高，分析精度0.001μ），因此該儀器得到快速發展和應用。在磨料行業的主要微粉生產企業也都購置了激光粒度分析儀。但隨著激光粒度分析儀的廣泛使用，也暴露出了激光粒度儀用于磨料粒度分析所存在的問題。例如不能對大顆粒進行分析，不能有效準確地反映出粒度組成的變化，儀器可校準和可溯源性差等。這些問題嚴重影響了測試結果的準確和可靠性。

 激光粒度儀的基本原理

激光照射到微粉顆粒上產生光的衍射效應，顆粒的大小差異帶來激光衍射角度的變化，投影到探測器上表現為衍射光環大小的變化。激光粒度儀就是根據光環的大小來分析粒度的粗細，根據光環的強弱判斷某一粒度數量的多少。然后由計算機根據衍射光環的大小和光的強弱，按照預定的數學關系進行擬合近似分析，得到樣品的粒度組成分析結果。

 激光粒度分析儀的優點

操作方便，分析速度快，中值粒徑分析結果比較準確，穩定，滿足了粉體行業的基本需要。例如在水泥、、粉末冶金、選礦、食品、涂料、石化、磨料等行業都得到廣泛應用。

 激光粒度分析儀的缺點

分辨率低、不可校準、難以驗證、物理意義不明確、擬合近似分析、不利于磨料的質量控制。由于其他行業對粒度組成的要求沒有像磨料行業要求那么嚴格，這些問題并不突出。

 儀器缺點分析

⑴ 分辨率低。激光粒度儀分辨率的高低主要取決于傳感器的多少。例如，目前通用的分析范圍在0-2000的激光粒度分析儀，傳感器數量最多也就是150個，也就是說平均分布距離為：2000/150=13.3μ。傳感器就相當于一把尺子的刻線，刻線的距離越近，尺子的分辨率越高。普通的尺子刻線是等距刻劃的。而激光粒度儀的傳感器是按照1：1.15等比布置的，這樣就保證了相對分布距離差為15%，分辨率為距離差的一半。也就是說激光粒度儀的最高分辨率為7.5%。再加上其他因素的影響，激光粒度儀的實際相對分辨率低于10%。

⑵ 不可校準。激光粒度儀只要做成產品出廠，傳感器的布局位置無法改變和調整，目前的儀器也沒有軟件的校準功能，所以即便是知道存在分析誤差也無法通過二次校準來改變，只能是對分析結果進行人為校正。由于激光粒度儀的傳感器多，又不是線性分布，導致系統誤差既不是唯一的，也不是線性分布的，給后來對分析結果的科學準確校正帶來很大麻煩。

⑶ 難以驗證。由于激光粒度儀無法對特定的某一個或某些顆粒進行分析，因此對激光粒度儀的分析結果也就難以通過第二種方法進行準確性的驗證。通常是用微粒標準物質來進行對比驗證，以對微粒標準物質測試結果的準確性來判斷激光粒度儀的準確性，這只是間接驗證。假若兩臺儀器的檢測結果產生差異，難以討論達成一致的共識。

⑷ 物理意義不明確。激光粒度儀給出的粒徑，到底是測量的顆粒什么部位的粒徑，不知道，所以也就難以溯源。目前測量粒徑的物理意義通常有體積等校圓粒徑、投影面積等校圓粒徑、顆粒長度粒經、橢圓短軸粒徑、顆粒寬度粒徑等。這些物理意義激光粒度儀都不是。物理意義不明確，測試結果用于指導微粉生產工藝就不方便。

⑸ 擬合近似分析。由于激光粒度儀是一種擬合近似分析，擬合分析照顧的是主要參數準確，對于次要參數偏差就比較大。

例如，以中值粒徑為22.2的微粒標準物質為例，微粒標準物質粒度集中度比較好，（最大粒徑為26.0，最小粒徑18.0），分別用激光粒度儀和圖像儀對其進行分析。其分析結果如圖1-a 、b、c所示。

圖1 a是微粒標準物質的顯微照片。微粒最小顆粒18μ，最大顆粒26μ，中值粒徑22.2μ。圖像儀和激光粒度儀對中值粒徑測量結果基本一致，分別是21.8和21.9，是比較準確的，如圖1 b,c所示。對于D95，D90 ，D10，D5特征粒徑，激光粒度儀分析結果的偏差就大的有點離譜了，激光粒度儀測得D95=27.2μ,也就是說根據激光粒度儀的測試結果，微粒體系中含有至少5%粒徑大于27.2μ的大顆粒，但實際上系統中是沒有這樣的大顆粒的，同樣D5也出現了這樣的無中生有的結果。“無中生有”這就是近似擬合分析的最大缺點。因此對于激光粒度儀的分析結果不要神話，不要認為激光粒度儀是先進儀器測試結果就一定是準確的。實際上激光粒度儀只有中值粒徑D50分析結果比較準確，D95,D90 D10,D5等特征粒徑的分析結果偏差是比較大的，是不能滿足磨料質量控制要求的。

⑹ 不利于磨料的質量控制。由于磨料對粒度組成要求比較嚴格，當粒度組成發生微小變化時，要能夠真實有效的反映出來。對于激光粒度儀來說難以滿足磨料的這一要求，因此說激光粒度儀不適用于磨料的質量控制，尤其是磨料的使用單位。

下面是一個實例。某公司兩批標稱W12的金剛石微粉磨料，經激光粒度儀檢測都合格，沒有發現問題，但使用效果確實大相徑庭，一個好用，一個不能用。最后經圖像儀分析發現問題所在。分析結果如圖2所示。

圖2中1#照片是正常好用的微粉磨料，2#照片是不好用的微粉磨料。從照片可明顯看名出2#磨料粒度組成中有粗大顆粒存在，屬于不合格的磨料。圖2中的，1a和2a分別是激光粒度儀對兩個微粉樣品的分析結果和分布圖，根據激光粒度儀對兩個樣品的分析結果和分布圖來看，分布圖上看不出兩個樣品的明顯差別，從分析結果可看出2#微粉比1#微粉樣品的D50和D90數據分別增加了0.2μ和0.75，這一微小變化是不足以嚴重影響使用效果的，所以用戶根據激光粒度儀的分析結果將2#微粉判斷為合格品，投入使用，結果出現嚴重問題，導致產品不能使用。

圖2中的1b和2b分別是圖像分析儀對兩個微粉樣品的分析結果和分布圖。圖1b和2b分析數據和分布圖都明顯的反映出兩個樣品的較大差別，充分說明2#微粉樣品粒度有問題不合格。

實際分析結果表明激光粒度分析儀不能有效地檢測出微粉粒度組成的變化，圖像分析儀能夠有效檢測出微粉粒度組成的變化。因此說激光粒度分析儀不適合用與磨料質量的控制。

6、結論

激光粒度儀用于磨料微粉粒度組成的分析，不能夠真實有效地反映出粒度組成的變化，不適合用于磨料微分的質量控制。尤其對于磨料的應用企業來說，磨料供貨商來源不統一，會導致磨料質量有較大差異，因此更不適合用激光粒度儀來控制磨料質量。激光粒度儀的使用者，要根據實際情況選擇利用激光粒度儀的分析結果，不要盲目認為激光粒度儀“分析精度高、準確、可靠”，這是一種認識誤區，不利激光粒度儀的正確選擇和使用。