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靜態圖像粒度儀分析粒徑分布的準確性探究


 

靜態圖像粒度儀是基于對每個單一顆粒進行測量,粒度分布應通過顆粒數量進行描述,而不是通過樣品重量或者測試持續的時間。合適的顆粒數目與分布曲線形狀及其跨度或范圍相關,比利時列日大學的研究者從理論和實用方面對圖像分析法得到的粒度分布準確性進行論述。

1.實驗分析

采用比利時歐奇奧500Nano全自動圖像粒度儀對兩個樣品進行準確性的研究。一個為氧化鋅(ZnO)粉末,范圍為1微米到70微米。另外一個為略微粗糙,但是更加標準化的碳化鎢/鈷粉末(WCCo)粉末,范圍為1微米到50微米。表1為兩種粉末按數量或按表觀體積的分布百分數。兩粉末樣品中所含的全部顆粒數為 NZnO = 85000,NWCCo = 40000。這些數據通常在 2-3 分鐘內測得

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表 1:兩種粉末的數量加權

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表2:表觀體積加權(右)內徑(DIN)分布百分位數。


2.結果與討論

對于 pdf-N 和 pdf-V,通過引導和隨后計算不同百分位數得到的結果,極好地展現了與粒度分布曲線 相關的置信區間。圖2 顯示了氧化鋅粉末的結果, 而圖 3 為 WCCo 粉末的結果。通過對數量加權和表觀體積加權分布進行比較,使人們對顆粒物的性質有了深入的認識, 值得重視。氧化鋅粉末中 90%以上的顆粒在 7 微米以下,但是占整個重量不到15%。體積加權分布明顯對少量極端大顆粒值非常敏感,這是由于運算從DIN 變成(DIN)3。因此,校準較差的粉末,如氧化鋅粉末,其DV80的置信區間較大,而校準較好的WCCo粉末,其DV50的置信區間大。

3. 結論

顆粒的自動靜態數字圖像分析是非常獨特的,它為探索性數據分析開辟了道路。粒度分布可以按數量和表觀體積來顯示。它可以對離群值(極值)進行過濾。這些離群值引發在累計百分比估計中的不穩定性和誤差,往往掩蓋了真實的粒度分布統計值。 顯然,按數量分布比按體積分布應該有更好地重現性,粒度分布的數據更可靠。但是,由于圖像法對大顆粒異常敏感,按體積分布可以為少量顆粒的分析(離群值)提供幫助,這是彌補激光衍射法缺陷的較好取代方法。

 400nm NIST標準物質測定結果(圖4)表明,500nano系列靜態圖像法粒度粒形分析儀不僅準確性高,而且測量下限接近100nm,達到了前所未有的水平。該結論在5μm和10μm NIST 標準物質測定中同樣得到驗證

 


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