關于粒度檢測的知識介紹

1、什么是顆粒？

顆粒是指一定尺寸范圍內具有特定形狀的幾何體。顆粒的尺寸通常是介于納米和毫米之間。顆粒按照形狀可以分固定顆粒，液體顆粒和氣體顆粒。顆粒存在于我們生活的各個方面（圖一）。

2、顆粒大小的定義？

顆粒的大小通常稱之為顆粒的粒度。顆粒一般會用某一物理特性與同量的球形顆粒來表示，也就是我們通常所說的等效粒徑，一般用這個球形的顆粒直徑來代表實際顆粒的直徑和大小。為了表征非球形顆粒的大小，在粒徑測試的過程中引入了等效粒徑的概念（圖二）。

3、顆粒大小的分類？

顆粒的分類方法比較多，按照粒徑的大小可以分為：

納米顆粒：1-100 nm；亞微米顆粒：0.1μm-1μm；微米顆粒：1μm-1000μm

4、為什么要測顆粒大小？

顆粒大小作為一項重要的物理參數，在醫藥，半導體，涂料墨水，過濾等行業標準里對顆粒大小的數值和范圍有明確的規定。為什么要檢測顆粒大小，因為顆粒大小跟材料性能密切相關，如藥物被人體的吸收程度，藥物的質量，過濾器的過濾效率，食品的口感和保質期，電池材料的性能，墨水和涂料的性能，CMP Slurry的拋光能力，電池材料的容量等等，無不與顆粒大小有關。顆粒大小是影響材料性能的主要指標之一，因此對顆粒大小的測量已經成為材料生產，應用和研究的一項非常重要的基礎工作。

5、顆粒大小的表征？

顆粒的大小表征常用的幾種表征方法（圖三）：

Mean 平均粒徑；Median 中位徑；Mode 含有該顆粒大小的粒子數量最多；D50:是指累計粒度分布百分數達到50%所對應的粒徑值；D90:是指累計粒度分布百分數達到90%所對應的粒徑值;隨著顆粒檢測方法的更新，一種基于顆粒計數的檢測方法越來越多的進入我們的視野，其特有的數據表征方式， 在表征顆粒大小的同時對顆粒數量進行表征，為研發和生產提供了新的解決方案（圖四）。

關于粒度檢測方法，我們首先要知道并且銘記，在顆粒檢測方面，沒有任何一種方法可以解決顆粒檢測的所有問題，因此針對不同粒徑大小和不同種類的樣品，要選擇合適的方法進行檢測。這也是出現不同顆粒檢測方法的原因。

目前常用的顆粒檢測方法如下圖所示，我們將主要介紹紅色標注的五種方法，也是目前市面上基于這幾種方法的原理的廠家也相對比較多。

1、激光衍射方法

激光衍射方法原理示意圖：

激光衍射的優點和缺點介紹：

優點：操作簡單；兼容干法和濕法檢測；可在線檢測；寬廣的檢測范圍1μm-2000 μm；不需要校準；檢測快速；缺點：低分辨率；低靈敏度；結果是基于數學統計模型；只能檢測微米級別的樣品；需要設置光學參數；不同品牌儀器的結果偏差較大；

2、動態光散射原理

動態光散射的原理示意圖：

動態光散射的優點和缺點：

優點：操作簡單；檢測納米粒子及亞微米粒子；可在線檢測；不需要光學參數；不需要校準；

缺點：低靈敏度；低分辨率；只能濕法檢測；只能檢測小于微米級別的樣品；結果是基于數學統計模型；

3、電阻法

電阻法工作原理示意圖：

電阻法原理的優點和缺點：

優點：高分辨率；高靈敏度；可以顆粒計數；測量結果不受顏色和折射率的影響；

缺點：只能濕法檢測；必須使用電解液，無法檢測有機樣品；動態檢測范圍，容易發生小孔堵塞；計數效率較低；

4、光阻法

光阻法原理示意圖：

光阻法原理的優點和缺點：

優點：高分辨率；高靈敏度；可以顆粒計數；測量結果不受顏色和折射率的影響；不需要電解液，可檢測有機樣品；

缺點：檢測高濃度樣品需要稀釋；動態檢測范圍；無法檢測極小的粒子；需要定期對儀器進行校準；只能濕法檢測；

5、顯微鏡法

顯微鏡法分為動態顯微鏡和靜態顯微鏡法。

動態顯微鏡法的原理示意圖：

動態顯微鏡的優點和缺點：

優點：可觀察顆粒形狀；兼容干法和濕法檢測；方便在線檢測；

缺點：動態檢測范圍；干法檢測時樣品難以分散；可檢測的樣品量較少；

靜態顯微鏡的工作原理：

靜態顯微鏡的優點和缺點：

優點：高分辨率；可觀察顆粒形狀；寬廣的檢測范圍；缺點：難以做在線檢測；樣品相對難以分散；檢測比較耗時間；難以檢測極小的粒子；

本文介紹粒度檢測常用的五種方法。顆粒檢測方法的很多，但是沒有任何一種方法可以解決顆粒檢測問題，因此在進行顆粒檢測不要盲目的跟風或者根據參數選擇，適合自己的才是最好的。