激光粒度測試結果影響因素探析

摘要：目前，針對激光粒度進行檢測的裝置整體分類較為多樣化，存在各種品牌與細分型號。但是，這些設備針對激光粒度進行檢測時，普遍存在結果數值差異問題。為了探尋結果影響因素，需要針對激光粒度測試進行深入分析，明確相關條件，為未來進一步提高激光粒度檢測準確性打下堅實基礎。本文主要針對激光粒度測試結果影響因素進行深入研究，以供參考。

關鍵詞：激光粒度;測試結果;影響分析

引言：

激光粒度屬于粉體制造行業中針對產品基礎質量級別進行檢測的重要影響指標，隨著相關市場不斷擴張，粒度檢測準確性開始受到廣泛重視。通過研究影響測試結果的主要因素，能夠為后續評估與校正工作提供基礎條件，有利于經濟效益提升。當前，商品激光粒度分析裝置普遍受限于技術水平，導致結果存在差異問題。通過深入分析結果影響因素，可以為優化產品提供重要指引，具有正面影響意義。

1 實驗部分簡述

1.1材料

本次測試流程中，主要采用清華大學粉體研究室提供的石英粉樣品進行處理，其樣品分為數種規格，屬于國內首種多重組分、分布較寬的標準化樣品類型。此次應用樣品主要以角形石英粉末作為基礎原料，通過高溫環境使其進入熔化狀態，最終形成球率大于98%的石英樣品。通過精準配比處理后，獲得標準化應用樣品類型。

1.2方法

本次實驗流程需要采用勺取方案進行操作，實際流程需要從完全混合的樣品中采取4勺材料，隨后將各勺內部樣品加入循環池，使其能夠得到有效檢測。在加入階段，應當避免樣品泄露問題產生。在檢測時，需要利用各廠家裝置，按照分析軟件需求設置石英材料折射、吸收性能數據，隨后開始測試流程。測試應當大于3次，并取結果平均數據進行分析。通過改變折射、吸收情況，檢查差異化條件下存在的光強擬合殘差，能夠判明影響結果因素，達到實驗目標。

2 結果分析

2.1復折射情況影響

常規情況下，物質本身對光線吸收存在波長選擇特征，粉體顆粒同樣也不例外。因此，在分析測試結果時，需要重視粉體顆粒對光線波長選擇影響，明確復折射情況的實際功能。在分析相關結果時，需要采用測量裝置，使光源符合半導體藍光激光類型。同時，還應當采用水源作為分散用介質，使控制參數能夠維持統一，對存在差異的復折射情況進行分析。通過以D10、D50、D90作為基礎特征數據，檢查復折射情況對粒度檢測結果信息影響能夠發現：折射率情況會對粒度檢測結果內容產生顯著影響，隨著折射率不斷增高，粒度結果會呈現波動上升隨后降低的主要趨勢[1]。在折射率繼續增長時，粒度檢測數據會進入穩定狀態，不再產生顯著變化。可以認為，折射率改變對粗顆粒檢測結果影響顯著，隨著粒度不斷降低，影響會呈現下降趨勢。

結合檢測結果進行分析，相關設備粒度分布處于逐漸變窄的狀態，粒度開始遞減。分布寬的粗顆粒類型在不同折射條件下結果存在較大波動，數據顯著性高。常規情況下，折射率數值存在多種主要應用范圍。為了分析折射率相同、吸收率不同對粒度檢測的影響效果，需要將折射率設置為1.46，并輸入常用吸收數值，分析檢測結果內容。可以發現，折射率對粒度檢測情況的影響效果高于吸收率。吸收率產生轉變對結果影響較低，隨著吸收率增長，粒度會轉變為窄分布狀態。通過分析相關趨勢，可以認定吸收率對粒度檢測結果影響處于上升狀態。吸收率持續上升還會消除折射率對粒度檢測影響效果，使最終結果內容進入穩定范圍。

2.2激光法檢測可靠性分析

針對激光檢測結果實際可靠性分析，需要明確復折射情況是否影響粒度檢測數據。由于影響測試顆粒折射情況條件較為復雜，無法有效確定準確數據，因此目前在激光粒度測量技術中尚不存在確定復折射情況的統一措施。為確保應用物質數據能夠對樣品顆粒情況進行分析，可以在不考慮裝置缺陷、人員操作規范性前提下采用數據擬合措施，檢查物質數據與相關結果是否具有可靠性。通常情況下，理論光強度分布狀態與實際測量光強度狀態進行最低二乘擬合差值計算，即可得到殘差數據。殘差數據越低，證明結果可靠性越高。按照此標準進行分析，可以認為亞微米顆粒殘差需要低于5%，微米顆粒殘差需要低于3%[2]。

本次實驗球性石英粉樣品采用激光粒度儀進行檢查，折射率范圍設置寬度大，實際數據為1.4—1.6。此寬度范圍可以覆蓋類石英材料折射數據，有利于實驗正常開展。在此數據范圍內，應當按照0.01數據取值間隔進行計算。各折射率取值需要與常用吸收率數值進行搭配檢查，并確保其它測試應用數據處于一致狀態。經過實驗分析，可以發現殘值數據低于3%的結果粒度波動較為顯著。隨著殘差數據不斷降低，曲線振幅也會呈現降低趨勢。此現象證明，殘差數據越低，理論散射光線強度、實際檢測光線強度偏差情況越小，可以認為檢測數據處于穩定范圍內。但是，僅憑殘差數據無法有效判斷測量結果可靠性。通過綜合分析可以發現，成分條件相同、粒度組成存在差異時，各樣品最低殘差數據與復折射情況也呈現不同狀態。通過采用激光散射措施，可以使粉體粒子轉變為顆粒散射光強分布狀態，使后續反解操作能夠正常進行，獲得粉體粒子粒度分布情況。散射光強分布水平、垂直分量與復折射情況、散射角度函數殘差數據越低，證明計算隨機、系統誤差越低，表明復折射情況與真實復折射情況靠近。

3 結論

在粒度檢測流程內，通常僅針對同一物質進行固定復折射處理。但是，此流程可能會導致測量數據與樣品實際數值產生顯著偏差，因此需要采取有效措施控制偏差情況。實際檢測流程中，針對各粒度區間檢查對應復折射情況，會導致工作量大幅上升，因此需要改進選擇方法，避免相關問題產生。在本實驗內，除復折射情況選擇外，開展激光檢測前提需要保證粉體粒子處于球狀，同時各向屬于同性狀態。大部分晶體結構差異方向均會對應差異折射情況，由于激光粒度測試裝置廠家設置的探測器、分布位置、靈敏度不同，因此檢測結果也會受到此類問題的影響。內部光線強度分布差異會導致裝置軟件應用算法不同，因此導致系數矩陣計算結果產生不同，對反演產生直接影響，導致誤差問題出現。

此外，球性石英粉需要在高溫度條件下進行處理。由于其需要進行球體轉變，同時也需要進行熔透處理，進入非晶型狀態，因此整體技術實施難度較高。在實際生產階段，可能會出現無定形石英包裹問題。此問題又被稱作雙重顆粒，內外折射率存在顯著差別。在這種情況下，激光檢測可能會受到折射率差異影響，導致誤差情況產生，極限數據偏差可能達到50%以上。除以上因素外，在應用激光粒度檢測裝置時，由于設備存在離心循環、超聲分散兩種使用模式，部分用戶在處理前可能會在機外分散環節產生顆粒殘留問題，導致結果出現嚴重偏差。設備分散處理樣品也有可能受到超聲、離心循環功率影響，引發氣泡現象，降低結果準確性。可以認為，激光粒度測量結果影響因素過于復雜，同時個樣品在不同粒級狀態下存在多種復折射情況。因此，目前不存在可靠依據證明粒度測試結果是否準確。若應用領域對準確度要求較高，可采用綜合處理方法，獲得相對可靠的粉體粒度數據，盡可能降低基礎差異性。

結論：

綜上所述，在采用激光粒度檢測方法進行分析時，需要明確影響因素來自于多種條件。為盡可能降低整體偏差，可采用綜合測量方法，通過整合多個數據的方式，獲得相對準確的測試結果，實現理想應用目標。

參考文獻：

[1]朱瑜，張卓棟，劉暢，等.激光粒度儀與吸管法測定土壤機械組成的比較研究——以不同退化程度栗鈣土為例[J].水土保持研究，2018，128（03）：66-71.

[2]孫福軍、苗涵博、韓春蘭、康天成、姜志文、呂秀艷.激光粒度儀法與濕篩-沉降法測定火山碎屑物發育土壤顆粒組成的比較[J].土壤通報，2020，306（03）：76-81.

作者簡介：張嘉楠，1991年1月3日出生，漢族，畢業于南開大學，本科，研究方向：非金屬礦類，助理工程師。