MS2000中文培訓(xùn)版

1、Mastersizer 2000Part 1基本原理基本原理Part 1 目標(biāo)通過(guò)本章學(xué)習(xí)，您應(yīng)該了解: 粒徑基本概念 等效圓球粒徑 激光衍射原理 大小粒徑顆粒的激光散射差異粒徑的基本概念提到粒徑，我們首先想到什么?概念“顆?！钡亩x“Any condensed-phase tridimensional discontinuity in a dispersed system may generally be considered a particle”（在一個(gè)分散系統(tǒng)中獨(dú)立的三維個(gè)體通常被認(rèn)為是一個(gè)顆粒）(NIST, US Department of Commerce, Special Pub

2、lication 960-3).常見(jiàn)分散系統(tǒng)如: 氣、液介質(zhì)中的“小滴” 氣、液分散相中的固體顆粒 液體中的氣泡概念人們對(duì)顆粒的理解通?；趯?duì)應(yīng)的圖像信息而顆粒的粒徑指的是?已知一個(gè)規(guī)則長(zhǎng)方物體，您會(huì)如何表示這個(gè)物體？概念 您可以這樣表示: “360 x140 x120mm”不過(guò)這種表述需要3個(gè)數(shù)值，對(duì)于復(fù)雜三維物體，我們?nèi)绾问褂靡粋€(gè)數(shù)值來(lái)表示這個(gè)物體？概念概念 等效圓球左側(cè)的圓柱體與右側(cè)的球體具有相同的體積。概念 等效圓球現(xiàn)有粒徑分析技術(shù)通過(guò)測(cè)量顆粒的一些參數(shù)來(lái)表示顆粒特征，等效圓球是一種表述方式。激光衍射 基本原理如何根據(jù)激光衍射測(cè)量粒徑?激光衍射 光散射大顆粒的散射角小小顆粒的散射角大激

3、光衍射法粒徑測(cè)試基本原理示意圖激光衍射法粒徑測(cè)試基本原理示意圖The Mastersizer 2000 測(cè)量光路圖對(duì)于微米量級(jí)的小顆粒測(cè)量，MS2000使用波長(zhǎng)為466納米的藍(lán)光提高檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度。The Mastersizer 2000 測(cè)量光路圖激光衍射：激光衍射： 基本原理基本原理樣品池樣品池聚焦面聚焦面探測(cè)器探測(cè)器前向散射探測(cè)器前向散射探測(cè)器背散射背散射探測(cè)器探測(cè)器激光衍射：激光衍射： 基本原理基本原理樣品池樣品池聚焦面聚焦面探測(cè)器探測(cè)器前向散射探測(cè)器前向散射探測(cè)器背散射背散射探測(cè)器探測(cè)器大顆粒在低角度散射大顆粒在低角度散射激光衍射：激光衍射： 基本原理基本原理樣品池樣品池聚焦面聚焦面探

4、測(cè)器探測(cè)器前向散射探測(cè)器前向散射探測(cè)器背散射背散射探測(cè)器探測(cè)器激光衍射：激光衍射： 基本原理基本原理樣品池樣品池聚焦面聚焦面探測(cè)器探測(cè)器前向散射探測(cè)器前向散射探測(cè)器背散射背散射探測(cè)器探測(cè)器激光衍射：激光衍射： 基本原理基本原理樣品池樣品池聚焦面聚焦面探測(cè)器探測(cè)器前向散射探測(cè)器前向散射探測(cè)器背散射背散射探測(cè)器探測(cè)器小顆粒在高角度散射小顆粒在高角度散射The Mastersizer 2000測(cè)量Mastersizer軟件的測(cè)量窗口實(shí)時(shí)顯示不同角度的散射光強(qiáng)。橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)光強(qiáng)檢測(cè)器編號(hào)，檢測(cè)器編號(hào)越大意味著檢測(cè)器檢測(cè)的光散射角度越大Low AngleHigh AngleThe Mastersizer

5、2000測(cè)量Data Graph - Light Scattering 1 3 5 7 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 Detector Number0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Light EnergyGlass Beads, 19 Oct 1999 11:12:39典型的大顆粒的數(shù)據(jù)圖 散射光集中在小角度The Mastersizer 2000測(cè)量典型的小顆粒的數(shù)據(jù)圖 散射光集中在大角度Part 1 小結(jié)現(xiàn)在您應(yīng)該明白 粒徑的基本概念 等效圓球概念 激光衍射法測(cè)量的基本原理 大小

6、顆粒衍射的差異Mastersizer 2000 Part 2 理解粒徑分布Part 2通過(guò)本章學(xué)習(xí)，您應(yīng)該理解: 如何根據(jù)散射光強(qiáng)得到顆粒粒徑分布 體積分布的意義 D4,3 和 D3,2 ，以及其他導(dǎo)出粒徑的含義 這些導(dǎo)出粒徑能夠告訴我們有關(guān)粒徑分布的哪些信息激光衍射法 得到粒徑分布結(jié)果激光衍射法實(shí)際是測(cè)量被顆粒散射的不同角度光的光強(qiáng)但是.根據(jù)散射理論，我們能夠預(yù)先推算出已知粒徑分布顆粒的散射光角度分布 如何根據(jù)散射理論得到顆粒的粒徑分布? 通過(guò)數(shù)學(xué)反演，我們利用散射光強(qiáng)得到粒徑分布理解數(shù)據(jù)反演處理過(guò)程6 x 7結(jié)果如何 ? 很容易得到 42!42如何得到的? 21 x 2 40 + 2 12

7、6 3 1764 還有很多可能如果乘數(shù)是2的倍數(shù)，如何得到42? 這時(shí)只有4種可能 (42 x 1), (21 x 2), (6 x 7), (3 x 14) 粒徑分布的計(jì)算過(guò)程激光衍射法 得到粒徑分布結(jié)果紅色曲線(xiàn)表示根據(jù)粒徑分布得到的散射光強(qiáng)分布理論值，綠色曲線(xiàn)表示儀器實(shí)際測(cè)量得到的光強(qiáng)分布。理論值與實(shí)際測(cè)量值的差異被計(jì)算處理，以殘差表示。 這里有少許誤差這里有少許誤差.還有這里還有這里粒徑分布表示Mastersizer 2000 測(cè)試系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成體積相關(guān)，即不同粒徑、相同體積的顆粒所衍射的光強(qiáng)是相等的。因此測(cè)量所得的粒徑分布是體積分布，這與系統(tǒng)的靈敏度是一致的。 應(yīng)該怎樣理解體積分布?粒徑

8、分布表示體積分布，顧名思義，即基于顆粒所占的體積；一百萬(wàn)顆1微米顆粒所占體積與一顆100微米顆粒體積相當(dāng)；因此當(dāng)你必須正確理解顆粒體積分布與數(shù)量分布，在轉(zhuǎn)換不同分布結(jié)果往往會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。顆粒粒徑分布的不同表示假設(shè)樣品中存在等量的三種粒徑的顆粒，單位分別為1，2，3如果使用光學(xué)顯微鏡測(cè)量-這種技術(shù)測(cè)量結(jié)果是基于數(shù)量分布的-然后觀測(cè)分布結(jié)果。顆粒粒徑分布的不同表示-數(shù)量分布顆粒粒徑分布的不同表示-體積分布顆粒粒徑分布的不同表示-體積分布實(shí)際應(yīng)用中通常使用對(duì)數(shù)坐標(biāo)表示顆粒粒徑體積分布粒徑分布統(tǒng)計(jì)學(xué)粒徑分布通常用統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)表征，例如均值，中值和模數(shù)（Mode）人們對(duì)算術(shù)平均值比較熟悉：激光衍射法不采用算

9、術(shù)平均值作為均值表征 因?yàn)楸粶y(cè)量的是顆粒體積而不是顆粒的數(shù)量相應(yīng)地，激光衍射法采用體積加權(quán)平均值作為均值表征粒徑分布統(tǒng)計(jì)學(xué)均值是一個(gè)被“平均化”的粒徑 沒(méi)有一個(gè)惟一的均值，我們可以根據(jù)不同的因素平均化樣品整體顆粒粒徑: 體積 表面積 數(shù)量 或者其他一些物理參數(shù)不同的顆粒均值對(duì)顆粒粒徑分布的不同特征敏感常見(jiàn)的兩種加權(quán)顆粒均值如下:D3,2 或 Sauter 均值粒徑 這是表面積加權(quán)平均值D4,3 粒徑 這是體積加權(quán)平均值 粒徑分布統(tǒng)計(jì)學(xué)所有值都由于平均的方法不同與權(quán)重不同而異，以所有值都由于平均的方法不同與權(quán)重不同而異，以Dp,qDp,q 表示表示D0,0=D0,0=幾何平均直徑幾何平均直徑=

10、=D1,0=D1,0=算術(shù)平均直徑算術(shù)平均直徑= =D3,2=D3,2=SauterSauter平均直徑平均直徑= =D4,3=D4,3=體積權(quán)重平均直徑體積權(quán)重平均直徑= =exp(ln)ndniiindniiindndiiii43不同平均值23iiiidndn中值是粒徑體積分布曲線(xiàn)的中點(diǎn)而模數(shù)是粒徑分級(jí)中一個(gè)常見(jiàn)的參數(shù)粒徑分布統(tǒng)計(jì)學(xué)對(duì)于顆粒粒徑分布不規(guī)則的樣品來(lái)說(shuō)，上述三個(gè)統(tǒng)計(jì)值是不同的粒徑分布統(tǒng)計(jì)學(xué)中值意味著樣品顆粒中有一半顆粒的粒徑低于該值，而另一半顆粒粒徑均大于該值 中值通常還以下屬三種形式出現(xiàn): 體積百分比50 Dv50 Dv,0.5V表示粒徑中值是基于體積分布導(dǎo)出的其他體積百分比

11、數(shù)值如Dv10 ，Dv90 定義也是基于同樣意義粒徑分布統(tǒng)計(jì)學(xué)iiiVdddV5050|徑距(Span)，描述分布的寬度，定義為： (D90-D10)/D50一致性(Uniform)，表明分布偏離中心的程度，定義為：結(jié)果中其他一些參數(shù)的含義濃度(Concentration)，表明所測(cè)樣品的體積濃度，是由朗伯-比爾定律計(jì)算得到的比表面積(SSA)，也是由公式計(jì)算得出，只有在輸入樣品的準(zhǔn)確密度值時(shí)才有參考意義，且默認(rèn)樣品是球形、無(wú)孔的Part 2 小結(jié)通過(guò)本章學(xué)習(xí)，您應(yīng)該理解: 如何根據(jù)散射光強(qiáng)測(cè)量值得到粒徑分布 體積分布的真正意義 D4,3 ，D3,2等導(dǎo)出參數(shù)的意義 這些導(dǎo)出的分布參數(shù)能夠提供

12、給我們關(guān)于顆粒粒徑分布哪些信息Mastersizer 2000Part 3數(shù)據(jù)質(zhì)量Part 3通過(guò)本章學(xué)習(xí)，您應(yīng)該理解: 理解數(shù)據(jù)報(bào)告以及其與散射光強(qiáng)的關(guān)系 理解粒徑測(cè)量過(guò)程中背景測(cè)量的重要性 識(shí)別常見(jiàn)的導(dǎo)致差背景的影響因素 知道如何在干法或濕法測(cè)量中取得較好的信噪比數(shù)據(jù)質(zhì)量 介紹數(shù)據(jù)是什么? 數(shù)據(jù)就是由被測(cè)量樣品生成的散射光強(qiáng) 數(shù)據(jù)并不是粒徑結(jié)果 數(shù)據(jù)與樣品光學(xué)模型無(wú)關(guān) 穩(wěn)定結(jié)果取決于穩(wěn)定的數(shù)據(jù)Data Graph - Light Scattering 1 3 5 7 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 Detector Number0 1

13、00 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Light EnergyGlass Beads, 19 Oct 1999 11:12:39數(shù)據(jù)質(zhì)量 介紹高質(zhì)量的數(shù)據(jù)需要具備有哪些要素?首先需要一個(gè)良好的測(cè)量背景，要求 樣品窗潔凈，分散介質(zhì)無(wú)雜質(zhì) 系統(tǒng)完成對(duì)光 背景穩(wěn)定，不隨時(shí)間樣品數(shù)據(jù)充分 有足夠的信噪比 防止出現(xiàn)負(fù)的數(shù)據(jù)值 避免多重散射作用的影響 避免測(cè)量光束偏轉(zhuǎn)(avoiding beam steering)事實(shí)上這些原則適用于所有基于激光衍射法的儀器數(shù)據(jù)的構(gòu)成背景數(shù)據(jù)背景數(shù)據(jù)樣品數(shù)據(jù)樣品數(shù)據(jù)背景數(shù)據(jù)與系統(tǒng)潔凈度一個(gè)好的測(cè)量需要潔凈，穩(wěn)定的背景 在數(shù)據(jù)圖上直

14、觀的顯示就是散射光強(qiáng)隨著檢測(cè)器序號(hào)的增加遞減Data Graph - Light Scattering 1 3 5 7 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 Detector Number0 10 20 30 40 50 60 70 Light EnergyBackground data在在 20號(hào)檢測(cè)器散射光強(qiáng)度低于號(hào)檢測(cè)器散射光強(qiáng)度低于20干凈的背景 濕法測(cè)量系統(tǒng)一個(gè)好的濕法測(cè)量背景應(yīng)該與下圖一致. 注意： 第一個(gè)檢測(cè)器的光強(qiáng)不超過(guò)200； 背景隨時(shí)間的波動(dòng)很小干凈的背景 干法測(cè)量系統(tǒng)因?yàn)闃悠反爸袣饬鞯囊蛩?，干法測(cè)量的背景穩(wěn)定度不如濕法。同

15、樣可以發(fā)現(xiàn)隨著檢測(cè)器序號(hào)的增加，散射光強(qiáng)逐漸遞減；第一個(gè)檢測(cè)器的散射光強(qiáng)也不到200差的背景 有雜質(zhì)附著在樣品窗上背景顯示中的小峰通常意味著有物質(zhì)附著在樣品窗上樣品窗被污染了樣品窗被污染了?差的背景 分散介質(zhì)被污染分散介質(zhì)中存在的雜質(zhì)導(dǎo)致背景波動(dòng)大，不穩(wěn)定；分散介質(zhì)中的氣泡也會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似的效果。差的背景 系統(tǒng)對(duì)光不準(zhǔn)突出的柱狀條意味著系統(tǒng)對(duì)光不準(zhǔn)；可能的原因有： 樣品窗上有污染物，清洗干凈后再重新對(duì)光可以消除該現(xiàn)象； 樣品窗口固定過(guò)緊； 分散介質(zhì)的溫度正在發(fā)生變化。柱狀條參差不齊柱狀條參差不齊差的背景 有機(jī)分散介質(zhì)中存在溫度梯度被測(cè)樣品大約 30C，但溶劑的溫度很低溶液中的溫度梯度導(dǎo)致激光散射光

16、束、激光對(duì)準(zhǔn)發(fā)生大的波動(dòng)，系統(tǒng)背景差溶液中的溫度梯度溶液中的溫度梯度 如何判斷存在溫度梯度?經(jīng)過(guò)幾分鐘的溫度平衡，分散劑溫度保持一致，背景也會(huì)逐漸穩(wěn)定；若背景還不穩(wěn)定，請(qǐng)把分散劑容器蓋上蓋子以減輕溶劑蒸發(fā)。 - 最前面編號(hào)的檢測(cè)器散射光強(qiáng)的急劇波動(dòng)避免差的背景 最后的檢查.提示添加樣品時(shí)，測(cè)量窗口的散射光強(qiáng)應(yīng)該是隨機(jī)變化的； 該窗口中的“突起”意味著分散劑中含有雜志，分散劑被“污染”系統(tǒng)潔凈時(shí)的檢測(cè)窗口系統(tǒng)潔凈時(shí)的檢測(cè)窗口避免差的背景 最后的檢查.分散劑被污染后，系統(tǒng)的檢測(cè)窗分散劑被污染后，系統(tǒng)的檢測(cè)窗口圖示口圖示提示添加樣品時(shí)，測(cè)量窗口的散射光強(qiáng)應(yīng)該是隨機(jī)變化的； 該窗口中的“突起”意味著分

17、散劑中含有雜志，分散劑被“污染”樣品數(shù)據(jù) 添加適量的樣品 介紹本節(jié)術(shù)語(yǔ)：遮光度遮光度Obscuration：被樣品散射的激光光強(qiáng)，也可作為樣品濃度的指示信噪比信噪比Signal-to-noise ratio： 信號(hào)強(qiáng)度與背景的比值多重衍射多重衍射Multiple scattering：當(dāng)加入過(guò)多樣品，被某樣品顆粒散射的光束又入射到其他樣品顆粒上產(chǎn)生新的散射添加樣品應(yīng)該添加多少樣品? 加入樣品量太少： 信噪比太低，或者： 加入的樣品不足，難以代表真實(shí)物質(zhì)顆粒分布 尤其當(dāng)樣品顆粒粒徑分布較廣時(shí) 加入樣品量太多： 導(dǎo)致多重散射，影響最終結(jié)果粒徑分布 尤其當(dāng)樣品顆粒很小時(shí)（通常小于10微米）多少樣品量

18、（遮光度）才算“合適”？添加樣品需要添加多少樣品?當(dāng)前已添加的樣品顆粒有多少?2 微米乳液顆粒微米乳液顆粒 在相對(duì)較低遮光度情況下就容易出現(xiàn)多重散射現(xiàn)象 一滴乳液中含有非常多的樣品顆粒玻璃珠玻璃珠 (dv50 約為 60微米) 每毫升溶液中的樣品顆粒少， 樣品粒徑分布寬 不容易出現(xiàn)多重散射而且而且需要更多的樣品以表征真實(shí)樣品特征添加樣品 關(guān)于合適遮光度的指導(dǎo)濕法測(cè)量 如果樣品顆粒較精細(xì)，較低的遮光度更合適，大約5-10% 的遮光度就可以有很好的信噪比 若樣品顆粒較粗，遮光度可以適當(dāng)提高到5%12% 若樣品顆粒粒徑分布較廣，15-20% 可能是合適的，因?yàn)樾枰獙?shí)現(xiàn)正確取樣 過(guò)高的遮光度將導(dǎo)致多重

19、散射干法測(cè)量 精細(xì)粉末 0.5%3% 粗粉0.5%6% 通過(guò)在軟件中設(shè)置遮光度過(guò)濾，保證樣品測(cè)量遮光度在目標(biāo)范圍中 過(guò)高的遮光度降低了分散效率并導(dǎo)致錯(cuò)誤的顆粒粒徑分布信噪比 大顆粒測(cè)量(42.58 微米的玻璃珠在遮光度只有5%的情況下的測(cè)試結(jié)果) 需要指出的是：在測(cè)量大顆粒時(shí)，洗澡比通常很高，因?yàn)樯⑸涔鈴?qiáng)很高。相應(yīng)地，信噪比對(duì)于大顆粒測(cè)量來(lái)說(shuō)很容易達(dá)到要求。 signal to noise ratio is less of an issue for large particles.高樣品信噪比Maximum signal 280units高樣品信噪比高樣品信噪比信噪比 小顆粒測(cè)量(0.91微米

20、碳化硅顆粒在遮光度為5%的情況下測(cè)量結(jié)果 )最大信噪比 5單位信噪比是樣品散射光強(qiáng)與背景信號(hào)強(qiáng)度之比。因?yàn)樾☆w粒散射光強(qiáng)較低，因此必須確保背景信號(hào)不“淹沒(méi)”樣品散射信號(hào)。不過(guò)，上圖中的信號(hào)還是質(zhì)量不錯(cuò)的。因?yàn)闃悠沸盘?hào)數(shù)據(jù)與背景數(shù)據(jù)只在較小的部分發(fā)生重疊，信號(hào)具有足夠的強(qiáng)度。多重散射檢測(cè)器高編號(hào)的檢測(cè)器低編號(hào)檢測(cè)器樣品窗增加遮光度（樣品濃度）將增加發(fā)生多重散射的風(fēng)險(xiǎn)。多重散射導(dǎo)致在更高編號(hào)檢測(cè)器上檢測(cè)到散射光強(qiáng)，而更高編號(hào)的檢測(cè)器意味著更小的顆粒。高編號(hào)檢測(cè)器檢測(cè)到的信號(hào)意味著較小的顆粒濕法分析 多重散射.導(dǎo)致樣品顆粒細(xì)粉的存在被夸大了若對(duì)結(jié)果存在疑問(wèn)，可以在不同遮光度條件下進(jìn)行測(cè)量，檢驗(yàn)是否隨

21、著遮光度的提升樣品顆粒粒徑分布發(fā)生變化。 Particle Size Distribution 0.03 0.3 3 Particle Size (m) 0.073858 2.0739 4.0739 6.0739 8.0739 10.074 Volume (%)SiC 5% obsc, 21 July 2003 11:31:16SiC 10% obsc, 21 July 2003 11:35:37SiC 20% obsc, 21 July 2003 11:44:28SiC 40% obsc, 21 July 2003 12:02:22光束偏轉(zhuǎn)Beam Steering Particle Siz

22、e Distribution 0.01 0.1 1 10 100 1000 3000 Particle Size (m)0 1 2 3 4 5 6 Volume (%)Calcite in IPA post 1min us 100%, 09 February 2005 15:25:21真的存在這真的存在這些大顆粒些大顆粒? 下圖中右邊的峰值表明樣品中存在較大的顆粒。但這可能是由于光束偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致的“假象”，可能的原因有： 由于對(duì)溶劑進(jìn)行超聲處理導(dǎo)致的溫度不穩(wěn)定 部分樣品發(fā)生溶解 - 導(dǎo)致溶劑遮光度發(fā)生改變或者樣品中真的存在這些大顆粒?負(fù)的數(shù)據(jù) 介紹當(dāng)測(cè)量小的，散射強(qiáng)度的顆粒是，一個(gè)潔凈的測(cè)量背景對(duì)

23、于測(cè)量結(jié)果十分重要。 如下圖所示，小的背景波動(dòng)也可能 .導(dǎo)致系統(tǒng)因?yàn)橐獜臏y(cè)量信號(hào)中去除背景信號(hào)，最后得到負(fù)的信號(hào)數(shù)據(jù)。避免負(fù)的數(shù)據(jù)對(duì)于小顆粒測(cè)量而言，穩(wěn)定的背景尤為重要，因?yàn)橐苊獬霈F(xiàn)多重散射的情況，遮光度較低，波動(dòng)的背景會(huì)導(dǎo)致負(fù)的信號(hào)數(shù)據(jù)。因?yàn)樾盘?hào)數(shù)據(jù)是在添加樣品后的測(cè)量數(shù)據(jù)減去背景數(shù)據(jù)得到的，大的背景波動(dòng)可能導(dǎo)致信號(hào)數(shù)據(jù)為負(fù)在數(shù)據(jù)表上可以很容易地觀察到負(fù)的數(shù)據(jù) 負(fù)的數(shù)據(jù)負(fù)的數(shù)據(jù) 干法測(cè)量數(shù)據(jù)質(zhì)量 對(duì)于干法測(cè)量來(lái)說(shuō)，1到8號(hào)檢測(cè)器的噪聲可能導(dǎo)致較大的測(cè)量問(wèn)題，尤其是在測(cè)量精細(xì)粉末的場(chǎng)合Data Graph - Light Scattering 1 3 5 7 9 11 13 16 18 21

24、 24 26 29 31 34 37 39 Detector Number0 2 4 6 8 10 12 14 16 Light EnergyMolybdenum powder, 01 March 2004 14:42:45帶有噪聲的背景數(shù)據(jù)帶有噪聲的背景數(shù)據(jù) 因?yàn)闅饬鳒囟鹊牟▌?dòng)，導(dǎo)致測(cè)量背景不穩(wěn)定，存在噪聲 背景前面的鋸齒反映了氣流的溫度波動(dòng) 提高背景測(cè)量時(shí)間有助于減輕背景的波動(dòng)，消除噪聲干法測(cè)量 - 細(xì)粉模式當(dāng)所側(cè)樣品顆粒多數(shù)均不大于10微米，采用細(xì)粉模式通過(guò)濾除前8個(gè)檢測(cè)器的數(shù)據(jù)消除測(cè)量噪聲。Data Graph - Light Scattering 1 3 5 7 9 11 13 16

25、 18 21 24 26 29 31 34 37 39 Detector Number0 2 4 6 8 10 12 14 16 Light EnergyFit dataMolybdenum powder, 01 March 2004 14:42:45 Particle Size Distribution 0.1 1 10 100 1000 3000 Particle Size (m)0 1 2 3 4 5 6 Volume (%)Molybdenum powder, 01 March 2004 14:42:45通用分析模式通用分析模式噪聲被理解成大顆粒噪聲被理解成大顆粒需要指出的是：選用細(xì)粉

26、模式，前提是樣品中沒(méi)有大于600微米的顆粒Data Graph - Light Scattering 9 11 13 16 18 21 24 26 29 31 34 37 39 Detector Number0 2 4 6 8 10 12 14 16 Light EnergyFit dataMolybdenum powder (Fine powder mode), 01 March 2004 14:42:45 Particle Size Distribution 0.1 1 10 100 600 Particle Size (m)0 1 2 3 4 5 6 7 Volume (%)Molybd

27、enum powder (Fine powder mode), 01 March 2004 14:42:45通用分析模式（細(xì)粉）通用分析模式（細(xì)粉）提高了數(shù)據(jù)擬合度提高了數(shù)據(jù)擬合度如何提高干法測(cè)量的數(shù)據(jù)質(zhì)量?檢查： 樣品窗玻片是否潔凈? 氣壓是否正常? 需要更換空氣過(guò)濾器嗎 壓縮空氣中是否存在油滴或小水滴等雜志? 進(jìn)樣器是否正常接地防止靜電產(chǎn)生 ? 吸塵器的垃圾袋是否已滿(mǎn)?樣品流動(dòng)是否平穩(wěn)? 如果遮光度較高，減低進(jìn)樣振動(dòng)強(qiáng)度 增加，移除或減少濾網(wǎng)中的鋼珠 換用不同的進(jìn)樣托盤(pán)，通常一個(gè)托盤(pán)設(shè)計(jì)足以滿(mǎn)足不同樣品的平穩(wěn)進(jìn)樣要求當(dāng)所側(cè)樣品存在小于10um的顆粒，采用細(xì)粉分析模式小結(jié) 數(shù)據(jù)質(zhì)量背景數(shù)據(jù)

28、確保： 樣品池玻窗上沒(méi)有物質(zhì)黏附 分散劑潔凈無(wú)污染 分散劑不存在溫度梯度 系統(tǒng)正確對(duì)光 樣品數(shù)據(jù) 檢查： 合理的信噪比 不存在多重散射 沒(méi)有負(fù)的數(shù)據(jù) 沒(méi)有噪聲數(shù)據(jù) 檢測(cè)器信號(hào)數(shù)據(jù)平滑無(wú)殘缺 測(cè)量過(guò)程中光束無(wú)偏轉(zhuǎn)beam steeringPart 3 小結(jié)通過(guò)本章學(xué)習(xí)，你需要理解： 數(shù)據(jù)視圖以及其與光散射的關(guān)系 背景測(cè)量的重要性 在干濕法測(cè)量過(guò)程中如何保證合適的信噪比 判斷并識(shí)別導(dǎo)致背景測(cè)試數(shù)據(jù)差的可能原因光學(xué)參數(shù) Part 4Mastersizer 2000Part 4通過(guò)本章學(xué)習(xí)，您需要理解以下相關(guān)知識(shí)： 采用米氏理論的重要性（Mie Theory） 折射率等光學(xué)參數(shù)對(duì)于最終粒度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的重

29、要性 如何查找正確的光學(xué)參數(shù) 對(duì)于您的樣品來(lái)說(shuō)，什么才是準(zhǔn)確的光學(xué)參數(shù) 如何根據(jù)擬合與殘差數(shù)據(jù)判斷樣品光學(xué)參數(shù)是否正確散射光基礎(chǔ)夫瑯合費(fèi)理論 Vs 米氏理論（Fraunhofer v Mie ）激光衍射法測(cè)量粒徑，需要合適的理論模型來(lái)解釋顆粒大小與散射光強(qiáng)的關(guān)系 目前有兩個(gè)理論模型用以解釋顆粒大小與散射光強(qiáng)的關(guān)系米氏理論被證實(shí)在大粒度分布范圍上精確度更高，尤其是對(duì)于粒徑小于50微米的顆粒分析來(lái)說(shuō)早期的顆粒粒徑分析儀器采用夫瑯合費(fèi)模型，主要是受到當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力的限制而不得不作近似處理從1986年開(kāi)始，更精確的顆粒散射模型被引入到粒度分析中，米氏理論可以正確的預(yù)計(jì)不同角度下，不同波長(zhǎng)光線(xiàn)對(duì)

30、已知大小顆粒的散射光強(qiáng)散射光基礎(chǔ)夫瑯合費(fèi)理論 Vs 米氏理論（Fraunhofer v Mie ）夫瑯合費(fèi)理論 Vs 米氏理論（Fraunhofer v Mie ）與夫瑯合費(fèi)理論不同，米氏理論： T考慮到入射光線(xiàn)與物質(zhì)的相互作用 假定當(dāng)前顆粒是球形的 適合不同波長(zhǎng)，散射角度和不同大小的顆粒 更精確地預(yù)計(jì)顆粒散射光強(qiáng) （正確預(yù)計(jì)次級(jí)散射光強(qiáng)） “對(duì)于小于50微米的顆粒，米氏理論光強(qiáng)模型更精確”-ISO 13320-1米氏理論 物質(zhì)散射光強(qiáng)模型 入射光散射光散射光物質(zhì)吸收光線(xiàn)物質(zhì)吸收光線(xiàn)散射光強(qiáng)模型 米氏理論米氏理論考慮光線(xiàn)通過(guò)物質(zhì)顆粒的相互作用散射角散射光強(qiáng)顆粒粒徑散射角散射光強(qiáng)模型 夫瑯合費(fèi)理

31、論僅僅考慮典型的圓盤(pán)衍射散射角散射光強(qiáng)顆粒粒徑散射角所謂的優(yōu)點(diǎn)所謂的優(yōu)點(diǎn)n不需要知道被測(cè)顆粒物質(zhì)的折射率和吸收率存在的不足存在的不足在下列情況下將出現(xiàn)不準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果n顆粒粒徑 50mn在大的散射角度，存在次級(jí)散射光強(qiáng)n折射率較低 ( 分散劑折射率）。 方法2 配置不同濃度的樣品溶液 (1% 濃度) 并測(cè)量其折射率?？梢酝馔频玫?00%樣品濃度的折射率。詳見(jiàn)應(yīng)用文獻(xiàn)“Rapid refractive index determination of pharmaceutical actives”光學(xué)參數(shù) 如何知道樣品的折射率RI使用光學(xué)顯微鏡適用折射率匹配油，進(jìn)行Becke線(xiàn)測(cè)試 Cargille

32、公司提供從1.30到2.11間91中標(biāo)準(zhǔn)折射率油。 對(duì)于多數(shù)有機(jī)物質(zhì)來(lái)說(shuō)，選擇折射率常為1.40, 1.45, 1.50, 1.55 ，1.60的標(biāo)準(zhǔn)油足夠了。 通過(guò)Becke線(xiàn)確定顆粒的折射率范圍。例如在1.40和1.45之間。因此1.43 比較真實(shí)的反映了物質(zhì)的折射率。選擇合適的光學(xué)參數(shù)得到更準(zhǔn)確的結(jié)果 您可以參考近似物質(zhì)的折射率，估算樣品物質(zhì)的折射率一些近似物質(zhì)的折射率范圍： 塑料和人造橡膠 = 1.38 - 1.57 有機(jī)物質(zhì) = 1.4 - 1.7 無(wú)機(jī)鹽 = 1.52 - 1.8 金屬氧化物 = 1.6 - 2.5利用估算的光學(xué)參數(shù)計(jì)算粒徑，然后檢查擬合的情況，判斷估計(jì)的近似值是否

33、合適選擇合適的光學(xué)參數(shù)評(píng)估擬合效果一旦您確定了樣品物質(zhì)和分散介質(zhì)的光學(xué)參數(shù)，需要判斷結(jié)果數(shù)據(jù)的擬合程度，即實(shí)際測(cè)量結(jié)果與理論計(jì)算是否一致。數(shù)據(jù)擬合一般應(yīng)被用作判斷光學(xué)參數(shù)是否合適的依據(jù) 但最好的數(shù)據(jù)擬合并不總是意味著正確的測(cè)量結(jié)果測(cè)量結(jié)果往往與具體生產(chǎn)制造過(guò)程密切相關(guān)? 研磨粉料 - 通常存在細(xì)粉“尾巴” 乳液顆粒 通常服從正態(tài)對(duì)數(shù)分布 分級(jí)處理過(guò)的材料 其分布通常不是連續(xù)的選擇合適的光學(xué)參數(shù)數(shù)據(jù)擬合從下圖我們可以看見(jiàn)測(cè)量的光強(qiáng)曲線(xiàn)與根據(jù)結(jié)果推導(dǎo)的理論光強(qiáng)曲線(xiàn)基本重合實(shí)際光強(qiáng)曲線(xiàn)與理論光強(qiáng)曲線(xiàn)的一致性被稱(chēng)為“數(shù)據(jù)擬合”數(shù)據(jù)擬合的效果體現(xiàn)在“殘差Residual”值上Data Graph - L

34、ight Scattering 1 3 5 7 9 11 14 17 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 Detector Number0 50 100 150 200 Light EnergyFit data(weighted) 10 August 2001 16:52:43選擇合適的光學(xué)參數(shù)殘差殘差是理論光強(qiáng)數(shù)據(jù)與實(shí)際測(cè)量所得光強(qiáng)數(shù)據(jù)的最小二乘擬合差值 (基于光學(xué)參數(shù)) 通常小的殘差值意味著測(cè)量結(jié)果正確可靠選擇合適的光學(xué)參數(shù)檢查擬合效果在小號(hào)碼檢測(cè)器處出現(xiàn)較差的擬合，通常意味著折射率參數(shù)選擇的不夠準(zhǔn)確.Data Graph - Light Scattering

35、 1 3 5 7 9 11 14 17 20 22 25 28 31 33 36 39 41 44 47 Detector Number0 5 10 15 20 25 Light EnergyCompound A, 29 March 2005 15:16:52差的擬合效果意味著差的擬合效果意味著選擇的折射率參數(shù)不選擇的折射率參數(shù)不夠準(zhǔn)確夠準(zhǔn)確選擇合適的光學(xué)參數(shù)檢查擬合效果在大號(hào)碼檢測(cè)器處出現(xiàn)的較高殘差意味著吸收率參數(shù)選擇不夠準(zhǔn)確Data Graph - Light Scattering 1 3 5 7 9 11 14 17 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 De

36、tector Number0 5 10 15 20 25 30 35 Light EnergyTC 1 during 100% u/s, 11 January 2005 13:36:27差的擬合效果意味著選差的擬合效果意味著選擇的樣品顆粒吸收率參擇的樣品顆粒吸收率參數(shù)不夠準(zhǔn)確數(shù)不夠準(zhǔn)確選擇合適的光學(xué)參數(shù)殘差數(shù)據(jù)- 很好的判斷依據(jù)對(duì)于正態(tài)粒度分布而言, 典型的殘差值不應(yīng)大于1%對(duì)于一個(gè)好的擬合而言，加權(quán)殘差與殘差應(yīng)該在一個(gè)數(shù)量級(jí)上，值比較接近通常而言殘差越低越好，但是您首先必須確保粒度的分布是正確的殘差與加權(quán)殘差與加權(quán)殘差相差大殘差相差大殘差與加權(quán)殘差與加權(quán)殘差一致殘差一致 Particle S

37、ize Distribution 0.01 0.1 1 10 100 1000 3000 Particle Size (m)0 10 20 30 40 50 60 70 Volume (%)300nm microspheres, 20 January 2005 14:00:36選擇合適的光學(xué)參數(shù)單峰分布模式殘差通常不會(huì)小于1%在單峰分析模式下，殘差值通常較大但是樣品的粒度分布是正確但是樣品的粒度分布是正確可靠的可靠的結(jié)果殘差大于結(jié)果殘差大于 1.0%光學(xué)參數(shù) 小結(jié)米氏理論比夫瑯合費(fèi)分析模型更準(zhǔn)確的地方在于其考慮了物質(zhì)的光學(xué)參數(shù)對(duì)測(cè)試光強(qiáng)的影響 對(duì)于存在小于50m的樣品來(lái)說(shuō)，這一點(diǎn)尤為重要當(dāng)使用

38、米氏理論時(shí)，選擇合適的光學(xué)參數(shù)很重要 - 請(qǐng)確保光學(xué)參數(shù)的準(zhǔn)確性一般通過(guò)觀察殘差數(shù)據(jù)可以幫助您選擇光學(xué)參數(shù) 不過(guò)不要拘泥于此，最好還通過(guò)其他方法驗(yàn)證觀察測(cè)試結(jié)果 與您預(yù)計(jì)的一致嗎? 另外不要在數(shù)據(jù)質(zhì)量差的情況下判斷光學(xué)參數(shù)是否正確Mastersizer 2000Part 5 分析模式Part 5通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，您將：了解每個(gè)分析模式的功用了解每個(gè)分析模式應(yīng)用的具體條件選擇合適的分析模式選擇合適的分析模式，有利于應(yīng)用軟件更好地“理解”散射光強(qiáng)數(shù)據(jù)選擇分析模式之前，您需要了解待測(cè)樣品顆粒的一些特點(diǎn)MS2000提供的數(shù)據(jù)分析模式通用模式General purpose model通用模式適用于顆粒粒度

39、分布較寬的樣品通用模式適用大多數(shù)樣品的分析，包括磨料粉末，乳液顆粒等對(duì)于特征未知的樣品顆粒，通用模式應(yīng)該是首選的分析模式單峰模式Single narrow mode model該分析模式適用于顆粒粒度不超過(guò)10倍的樣品 例如 0.1-1m, 1-10m, 10-100m, 100-1000m.這類(lèi)樣品包括乳膠顆粒標(biāo)準(zhǔn)，或者被分級(jí)處理過(guò)樣品（專(zhuān)門(mén)處理使樣品顆粒的粒度分布很窄） 多峰模式Multiple narrow modes model該分析模式適用于已知樣品分布是由多個(gè)粒度分布很窄的顆粒混合樣品該分析模式與通用模式相比，靈敏度很高，但是其穩(wěn)定性也相應(yīng)降低，在應(yīng)用時(shí)需要注意顆粒外形 球形還是不

40、規(guī)則?不規(guī)則外形的小顆粒 (75 微米，取樣問(wèn)題很可能影響最終測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性在體積或質(zhì)量粒徑分布結(jié)果中， 大粒徑段的顆粒所占的數(shù)量將在很大程度上影響最終的測(cè)量結(jié)果取樣一般建議數(shù)據(jù)1： 在Dv50指標(biāo)上，所有Mastersizer粒度儀的重現(xiàn)性?xún)?yōu)于2%數(shù)據(jù)2： 馬爾文公司儀器的重現(xiàn)性在被大多數(shù)采樣技術(shù)證實(shí)錐形體頂部或中部取樣的誤差最大，可達(dá)20%甚至更高The worst technique is Cone and Quartering Sample Division which can give a reproducibility of 20% or more).取樣正確的取樣技術(shù).導(dǎo)致誤差

41、的因素Ref: T. Allen Particle Size Measurement Chapman and Hall 4th Edition 1993 Page 39取樣不同取樣技術(shù)可能導(dǎo)致的誤差取樣錐形體頂部或中部取樣.當(dāng)堆積物品被分割時(shí)，一些細(xì)粉顆粒會(huì)駐留在表面大顆粒會(huì)滾動(dòng)到物品堆的邊緣細(xì)粉顆粒會(huì)集中在堆放顆粒的內(nèi)部取樣錐形體頂部或中部取樣.取樣錐形體頂部或中部取樣.取樣準(zhǔn)確的取樣對(duì)于顆粒粒度范圍較寬的樣品而言，最佳的取樣方法是使用 旋轉(zhuǎn)取樣器spinning riffler.取樣旋轉(zhuǎn)取樣器圖解Spinning riffler Schematic樣品顆粒從一個(gè)振動(dòng)儲(chǔ)藏箱流入旋轉(zhuǎn)樣品盤(pán)上的

42、儲(chǔ)樣器不要簡(jiǎn)單地直接用勺子從樣品容器中取樣 因?yàn)檫@樣做并不能解決顆粒分布的問(wèn)題您應(yīng)該： 將樣品放入一個(gè)帶螺紋蓋的容器中，裝滿(mǎn)半瓶 將容器蓋子旋緊，來(lái)回旋動(dòng)容器至少20次保證充分混合 使用勺子從容器的頂部取樣 注意：注意：勺子比平板更適合取樣，因?yàn)榇箢w粒容易從平板上滾動(dòng)脫落取樣如果您沒(méi)有旋轉(zhuǎn)取樣器.對(duì)于泥漿樣品，需要消除樣品沉淀帶來(lái)的影響 在容器底部的粗大顆粒會(huì)重新團(tuán)聚不過(guò)若樣品顆粒很小或者粘度很大，上述影響可以忽略在取樣過(guò)程中必須確保樣品的流動(dòng)性 通常通過(guò)攪拌達(dá)到目的 取樣必須迅速，防止沉淀發(fā)生 注意攪拌泵速不能太高，防止出現(xiàn)水力旋轉(zhuǎn)效應(yīng)導(dǎo)致細(xì)小顆粒集中在容器中央 同樣需要防止過(guò)高攪拌泵速導(dǎo)致

43、顆粒被打碎取樣處理泥漿樣品取樣泥漿測(cè)量的攪拌速度影響不正確的結(jié)果正確取樣結(jié)果取樣Malverns 動(dòng)力學(xué)取樣探頭攪拌器攪拌器液流擋板取樣Malverns 動(dòng)力學(xué)取樣探頭樣品上升的速率與樣品流出的速率一致攪拌器液流擋板動(dòng)力學(xué)取樣探頭取樣Malverns 動(dòng)力取樣探頭“探頭”被專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，用于從袋，盒，或圓筒容器中取出代表性的樣品，不受樣品分層的影響探頭適用于各類(lèi)樣品，包括各種粉料或漿料取樣取樣 “探頭Thieves”取樣取樣探頭的設(shè)計(jì)帶有溝槽的取樣探頭：沿著探頭軸向，有從上至下開(kāi)口的溝槽，確保不同深度的樣品能被采集，從而正確反映待測(cè)物料取樣怎樣判斷取樣是否正確ISO13320 給出了一個(gè)基本的判斷

44、標(biāo)準(zhǔn)，需要考慮以下兩方面數(shù)據(jù) 重復(fù)性重復(fù)性Repeatability: 儀器重復(fù)性?xún)x器重復(fù)性Instrument repeatability 重復(fù)測(cè)量同一份樣品的測(cè)量結(jié)果偏差 只應(yīng)用于濕法測(cè)量，因?yàn)楸粶y(cè)樣品循環(huán)流動(dòng)，能夠重復(fù)測(cè)量 方法重復(fù)性方法重復(fù)性Method repeatability 同一個(gè)測(cè)量人員對(duì)同一批次樣品多次取樣的測(cè)量結(jié)果偏差I(lǐng)SO13320 也考慮： 方法的重現(xiàn)性：方法的重現(xiàn)性： 指不同的測(cè)量人員或不同的儀器測(cè)量同一批樣品測(cè)量結(jié)果的偏差取樣怎樣判斷取樣是否正確Dv10, Dv50, and Dv90： 對(duì)于大于1微米的顆粒來(lái)說(shuō)，三次連續(xù)測(cè)量的結(jié)果偏差-CoV應(yīng)該不超過(guò) 2%?！?/p>

45、對(duì)于小于1微米的樣品，CoV指標(biāo)相應(yīng)增加1倍”典型的重復(fù)性指標(biāo)： Dv50 不超過(guò) +/- 0.5% Dv90 不超過(guò) +/- 1.0%方法重復(fù)性和方法的重現(xiàn)性CoV會(huì)相應(yīng)增加 (ISO13320目前沒(méi)有對(duì)方法重復(fù)性和重現(xiàn)性的CoV指標(biāo)定義)取樣ISO13320 關(guān)于儀器重復(fù)性的意見(jiàn)取樣偏差因子的計(jì)算 (COVs)利用電子表格的數(shù)理統(tǒng)計(jì)功能可以很方便的計(jì)算一系列測(cè)量的偏差因子。 CoV=方差/均值CoV可以很直觀的告訴您測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性，正常測(cè)量結(jié)果的CoV不應(yīng)超過(guò)ISO-13320-1的指標(biāo)計(jì)算偏差因子。一般而言，CoV應(yīng)在ISO 13320-1 建議的誤差限度內(nèi)。Part 6 小結(jié)經(jīng)過(guò)本節(jié)

46、的學(xué)習(xí)，您應(yīng)該理解： 確保從大量待測(cè)物品中準(zhǔn)確取樣的重要性 一些取樣方法的不足以及如何消除取樣的不準(zhǔn)確性 好的取樣方法以及其優(yōu)點(diǎn) 重復(fù)性與重現(xiàn)性的概念 ISO13320 關(guān)于測(cè)量取樣的指標(biāo)判斷以及如何確認(rèn)正確的取樣Mastersizer 2000Part 7選擇合適的測(cè)量方法 濕法測(cè)量濕法分析為何濕法?重復(fù)性 同樣樣品可測(cè)量多次可稀釋泥漿干法結(jié)果太大，因?yàn)榧垠w不能被分散. 小于1m的顆粒不能用干法分散濕法可借助化學(xué)力來(lái)分散小顆粒間的粘合 濕法分析：三步1 潤(rùn)濕2 分散3 穩(wěn)定濕法分析: 潤(rùn)濕目的是打破顆粒間的粘合，表面張力與接觸角離子型或非離子性表面活性劑(Igepal CA630, Non

47、ylphenyl-polyethyleneglycol)也可用溶劑作為潤(rùn)濕劑(乙醇)用何種溶劑?能潤(rùn)濕材料與樣品無(wú)反應(yīng)(材料不溶解或集聚)無(wú)毒價(jià)廉透明與均一可溶解表面活性劑溶劑的選擇水 毫無(wú)疑問(wèn)的首選 飽和溶液法乙醇/異丙醇己烷/庚烷異辛烷葵子油假如上述不行，用表面活性劑濕法分析：分離從潤(rùn)濕開(kāi)始泵/攪拌：加了機(jī)械力. 對(duì)大顆粒，可能已經(jīng)足夠了加超聲必須非常小心! 易碎顆粒會(huì)被振碎而改變粒度分布. 顯微鏡可用來(lái)觀察分散前后的顆粒如用溶劑，必須小心不要加太多的能量，除非必須加!濕法分析: 集聚體在小顆粒樣品時(shí)經(jīng)常會(huì)發(fā)生，因?yàn)轭w粒間粘力很大在乳液中，稀釋可能會(huì)使液體不穩(wěn)定, 最好是將穩(wěn)定劑保持在原有

48、濃度超聲會(huì)增加碰撞頻率，對(duì)表面不帶電的顆粒，會(huì)造成集聚濕法分析: 穩(wěn)定混合物增加顆粒電荷： 離子在顆粒表面的選擇吸附 常用混合物: 六偏磷酸鈉（Calgon); 焦磷酸鈉，檸檬酸銨鹽顆粒愈大，所需Calgon愈少也可用粒子性表面活性劑，但是需要尋找最佳濃度 當(dāng)用任何這些物質(zhì)時(shí)，都需要防止氣泡!調(diào)拌: 用調(diào)拌勺壓碎大顆粒.超聲震蕩:用超聲浴或超聲探頭震碎聚集顆粒.稀釋:高度稀釋有助于分散,因?yàn)轭w粒間可有更大的空隙.去磁線(xiàn)圈或加熱:有助于分散帶磁性顆粒.分散:物理方法潤(rùn)濕劑:降低表面張力及改善顆粒的憎水性.用溶劑有時(shí)很有幫助(乙醇)表面活化劑:增加顆粒表面電荷從而增加顆粒間的互斥以達(dá)到并保持穩(wěn)定的

49、分散 (僅須100-1000ppm)陰離子表面活化劑: 提供負(fù)電荷， SDS (sodium dodecylsulfate); AOT (sodium bis-2-ethylhexylsulfosuccinate)陽(yáng)離子表面活化劑: 提供正電荷，CTAB (cetyltrimethylammonium bromide)兩性表面活化劑: 同時(shí)提供正電荷與負(fù)電荷非離子表面活化劑: 不提供電荷，Igepal CA-630(P40); Tween 20 / 80; Span 20 / 80 乳液與脂質(zhì)體:分散劑與超聲會(huì)損壞顆粒分散:化學(xué)方法(1)分散:化學(xué)方法(2)調(diào)節(jié)pH以達(dá)到表面離子化及調(diào)節(jié)Z-勢(shì)

50、能 胺(NH3),氫氧基(OH),羧基(COOH)在它們的等電pH值以下都會(huì)吸引一氫離子而生成帶正電的離子:(NH4+), (OH+), (COHOH+). 胺(NH3),氫氧基(OH),羧基(COOH)在它們的等電pH值以上都會(huì)失去一氫離子而生成帶負(fù)電的離子:(NH2 -), (O-), (COO-). 當(dāng)顆粒表面的Z-勢(shì)能大于+30 mV時(shí),也就是當(dāng)pH值在等電pH以上或以下2個(gè)pH單位時(shí),往往能達(dá)到穩(wěn)定的分散 舉例 0.25mm的二氧化鈦用0.2-0.5%的六偏磷酸納溶液 1mm的二氧化鈦用6或7)6) 加能量:用超聲,攪拌,加熱等進(jìn)一步分散聚集體(-5或7)7) 檢查穩(wěn)定性:如不穩(wěn)定,

51、用不同的分散劑或調(diào)節(jié)pH與離子濃度,或在顆粒表面吸附高分子8) 取樣:用攪拌棒或吸管抽吸來(lái)保持所有顆粒都均勻懸浮從而保證取樣的代表性液體中粉體分散的經(jīng)驗(yàn)處方取樣與分散一次測(cè)量不能得到樣品分散穩(wěn)定的真相最好測(cè)量多次以得到穩(wěn)定的重復(fù)性用前述的系統(tǒng)方法，你可以得到穩(wěn)定，可重現(xiàn)的結(jié)果結(jié)果不穩(wěn)定與誤差的來(lái)源樣品會(huì)變得不穩(wěn)定或失去代表性: 溶解 聚集 破碎 沉降或析出 分離任何一個(gè)過(guò)程的發(fā)生都會(huì)影響結(jié)果，我們必須要選擇適合的分散方法來(lái)避免濕法分析濕法分析中可對(duì)分散劑，超聲功率與時(shí)間，表面活性劑與添加劑的種類(lèi)與濃度進(jìn)行優(yōu)選一般是選好分散劑與表面活性劑后進(jìn)行超聲應(yīng)用的試驗(yàn)看什么呢?Trend Graph150

52、 160 170 180 190 200 Record number3813182328Parameterd (0.1)d (0.5)d (0.9)好的濕法分散 趨勢(shì)圖 Trend Graph步驟 1：不進(jìn)行超聲處理的測(cè)量結(jié)果測(cè)量結(jié)果結(jié)果沒(méi)有變化步驟 2： 測(cè)量過(guò)程中開(kāi)啟超聲測(cè)量結(jié)果還是沒(méi)有什么變化步驟 3：超聲處理后再開(kāi)始測(cè)量測(cè)量結(jié)果與前面一致好的濕法分散 記錄圖 Records view檢查測(cè)量記錄，確保遮光度不隨時(shí)間變化增高或變小，提示：您也可以在趨勢(shì)圖上看遮光度的變化曲線(xiàn)遮光度沒(méi)有明顯變化好的濕法分散 - 數(shù)據(jù)重合Data overlay直接在數(shù)據(jù)圖上觀察測(cè)量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，這樣不會(huì)因?yàn)?/p>

53、選擇了不正確的光學(xué)參數(shù)，測(cè)量結(jié)果間差異大Data Graph - Light Scattering 1 3 5 7 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 Detector Number0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Light EnergySilica MTL 1175 rpt1, 04 November 2004 14:44:15數(shù)據(jù)上沒(méi)有明顯變化您可以使用放大功能觀測(cè)特定區(qū)域的數(shù)據(jù)重合濕法分散 基本步驟通過(guò)以下措施消除樣品團(tuán)聚通過(guò)以下措施消除樣品團(tuán)聚: 將樣品加入分散溶劑 攪拌分散 超聲分散樣品被

54、分散的特征樣品被分散的特征? 顆粒粒徑變小 遮光度增加 數(shù)據(jù)圖上高號(hào)碼檢測(cè)器的信號(hào)增強(qiáng) 分布圖上的粗粒含量降低甚至消失評(píng)估分散效果 使用超聲樣品需要進(jìn)行超聲分散的一些特征?Trend Graph220 230 240 250 260 270 Record number01234567Parameterd (0.1)d (0.5)d (0.9)不進(jìn)行超聲分散開(kāi)始使用超聲超聲處理后粒徑結(jié)果在此處穩(wěn)定下來(lái)粒徑結(jié)果緩慢降低，意味著分散在進(jìn)行中粒徑結(jié)果迅速降低到歷經(jīng)結(jié)果沒(méi)有改變，分散穩(wěn)定評(píng)估分散效果 檢查遮光度變化通過(guò)記錄條觀察發(fā)現(xiàn)，使用超聲后遮光度增加了進(jìn)行超聲處理后，遮光度有較大增加，因?yàn)閳F(tuán)聚的顆粒

55、被超聲分散，更多的小顆粒分散在溶劑中。評(píng)估分散效果 檢查光強(qiáng)數(shù)據(jù)進(jìn)行超聲滴定 在超聲開(kāi)啟的狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)量Data Graph - Light Scattering 1 3 5 7 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 Detector Number0 200 400 600 Light Energy重復(fù)測(cè)量的結(jié)果趨勢(shì)是向右變化內(nèi)部檢測(cè)器上光強(qiáng)信號(hào)降低意味著大顆粒的減少外部檢測(cè)器上信號(hào)的增加意味著小顆粒的增多重合顯示超聲滴定測(cè)試中的結(jié)果圖線(xiàn) 結(jié)果曲線(xiàn)有什么變化?此處仍然存在顆粒團(tuán)聚此時(shí)大的顆粒被正常分散了評(píng)估分散效果 檢查粒徑結(jié)果變化溶解一些特征

56、： 遮光度下降 小顆粒粒徑變得更小甚至消失 整個(gè)樣品分布中粗粒粒徑變小并且因?yàn)樾☆w粒消失，粗粒含量增加明顯從趨勢(shì)圖上可以明顯看出隨著分散的繼續(xù)，粒徑逐漸增加而遮光度逐漸減少 小顆粒消失了Trend Graph1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Record number020406080100120140Parameterd (0.1)d (0.5)d (0.9)Trend Graph1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Record number123456789ParameterObscurationDv90 隨時(shí)間增加遮光度會(huì)隨著時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸變小，因?yàn)樾☆w粒溶解了溶解 觀察趨

57、勢(shì)圖溶解 檢查結(jié)果記錄結(jié)果記錄可以很方便的顯示變化情況遮光度隨時(shí)間變化，明顯降低D(0.1) 值增大，小顆粒消失了溶解 散射光強(qiáng)度會(huì)降低 散射光強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)降低 該現(xiàn)象伴隨著遮光度降低Data Graph - Light Scattering 1 3 5 7 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 Detector Number0 50 100 150 200 250 300 Light EnergyHydrochlorothiazide, 05 June 2003 12:57:08Hydrochlorothiazide, 05 June 2003

58、 12:57:37此處信號(hào)強(qiáng)度的降低表示小顆粒消失散射光強(qiáng)峰值向內(nèi)部檢測(cè)器過(guò)渡溶解 可采用的防止措施試用其他的溶劑，確保樣品不會(huì)發(fā)生溶解選用樣品顆粒溶解度最小的溶劑 根據(jù)測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性判斷輕微的溶解輕微的溶解是可以接受的，不過(guò)整個(gè)測(cè)量過(guò)程需要盡可能迅速的完成!也可以使用飽和溶液作為分散劑，不過(guò)這通常只作為最后的選擇，選用飽和溶液作為分散劑應(yīng)十分慎重，實(shí)現(xiàn)正確分散需要考慮的因素更多溶解 一些替代溶劑下面是根據(jù)溶劑極性列出的常見(jiàn)分散劑：溶劑溶劑極性系數(shù)極性系數(shù)水Water9.0酒精Ethanol5.2異丙醇Propan-2-ol3.9環(huán)己烷Cyclohexane0.2庚烷Heptane0.0團(tuán)聚

59、Agglomeration特征： 分布曲線(xiàn)中大顆粒部分存在“尾巴” 遮光度輕微降低 使用超聲后，測(cè)量結(jié)果中的“尾巴”會(huì)消失，遮光度相應(yīng)增加 注意：一些情況下使用超聲反而會(huì)導(dǎo)致顆粒團(tuán)聚!Trend Graph38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 Record number00.20.40.60.811.21.41.6Parameterd (0.1)d (0.5)d (0.9)團(tuán)聚 粒徑增加從下圖可以看出，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，測(cè)量結(jié)果逐漸增大 這也意味著團(tuán)聚發(fā)生了粒徑逐漸增大通常意味著團(tuán)聚現(xiàn)象發(fā)生了團(tuán)聚 檢查測(cè)量記錄結(jié)果觀察記錄結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)遮光度逐漸

60、增加遮光度輕微降低 - 藍(lán)光遮光度變化更加靈敏d(0.1) 輕微增加團(tuán)聚 可采用的防止措施 通過(guò)添加表面活性劑或添加劑穩(wěn)定分散過(guò)程表面活性劑和添加劑穩(wěn)定分散過(guò)程的基本機(jī)制： 降低樣品顆粒的表面張力，并包裹樣品顆粒 改變樣品顆粒的表面電荷，防止顆粒聚集（靜電效應(yīng)Electrostatic stabilisation) 使樣品顆粒表面附著長(zhǎng)鏈分子，提高空間穩(wěn)定性 使樣品顆粒表面附著帶電長(zhǎng)鏈分子，提高靜電空間穩(wěn)定性注意：添加過(guò)多的添加劑反而可能與沒(méi)添加活性劑的效果一樣!使用分散劑時(shí)需要防止泡沫的產(chǎn)生團(tuán)聚 使用表面活性劑表面活性劑有助于包裹樣品顆粒： 非離子型的活性劑有助于包裹樣品顆粒，防止樣品顆粒在