激光粒度测试结果影响因素探析

摘要：目前，针对激光粒度进行检测的装置整体分类较为多样化，存在各种品牌与细分型号。但是，这些设备针对激光粒度进行检测时，普遍存在结果数值差异问题。为了探寻结果影响因素，需要针对激光粒度测试进行深入分析，明确相关条件，为未来进一步提高激光粒度检测准确性打下坚实基础。本文主要针对激光粒度测试结果影响因素进行深入研究，以供参考。

关键词：激光粒度;测试结果;影响分析

引言：

激光粒度属于粉体制造行业中针对产品基础质量级别进行检测的重要影响指标，随着相关市场不断扩张，粒度检测准确性开始受到广泛重视。通过研究影响测试结果的主要因素，能够为后续评估与校正工作提供基础条件，有利于经济效益提升。当前，商品激光粒度分析装置普遍受限于技术水平，导致结果存在差异问题。通过深入分析结果影响因素，可以为优化产品提供重要指引，具有正面影响意义。

1 实验部分简述

1.1材料

本次测试流程中，主要采用清华大学粉体研究室提供的石英粉样品进行处理，其样品分为数种规格，属于国内首种多重组分、分布较宽的标准化样品类型。此次应用样品主要以角形石英粉末作为基础原料，通过高温环境使其进入熔化状态，最终形成球率大于98%的石英样品。通过精准配比处理后，获得标准化应用样品类型。

1.2方法

本次实验流程需要采用勺取方案进行操作，实际流程需要从完全混合的样品中采取4勺材料，随后将各勺内部样品加入循环池，使其能够得到有效检测。在加入阶段，应当避免样品泄露问题产生。在检测时，需要利用各厂家装置，按照分析软件需求设置石英材料折射、吸收性能数据，随后开始测试流程。测试应当大于3次，并取结果平均数据进行分析。通过改变折射、吸收情况，检查差异化条件下存在的光强拟合残差，能够判明影响结果因素，达到实验目标。

2 结果分析

2.1复折射情况影响

常规情况下，物质本身对光线吸收存在波长选择特征，粉体颗粒同样也不例外。因此，在分析测试结果时，需要重视粉体颗粒对光线波长选择影响，明确复折射情况的实际功能。在分析相关结果时，需要采用测量装置，使光源符合半导体蓝光激光类型。同时，还应当采用水源作为分散用介质，使控制参数能够维持统一，对存在差异的复折射情况进行分析。通过以D10、D50、D90作为基础特征数据，检查复折射情况对粒度检测结果信息影响能够发现：折射率情况会对粒度检测结果内容产生显著影响，随着折射率不断增高，粒度结果会呈现波动上升随后降低的主要趋势[1]。在折射率继续增长时，粒度检测数据会进入稳定状态，不再产生显著变化。可以认为，折射率改变对粗颗粒检测结果影响显著，随着粒度不断降低，影响会呈现下降趋势。

结合检测结果进行分析，相关设备粒度分布处于逐渐变窄的状态，粒度开始递减。分布宽的粗颗粒类型在不同折射条件下结果存在较大波动，数据显著性高。常规情况下，折射率数值存在多种主要应用范围。为了分析折射率相同、吸收率不同对粒度检测的影响效果，需要将折射率设置为1.46，并输入常用吸收数值，分析检测结果内容。可以发现，折射率对粒度检测情况的影响效果高于吸收率。吸收率产生转变对结果影响较低，随着吸收率增长，粒度会转变为窄分布状态。通过分析相关趋势，可以认定吸收率对粒度检测结果影响处于上升状态。吸收率持续上升还会消除折射率对粒度检测影响效果，使最终结果内容进入稳定范围。

2.2激光法检测可靠性分析

针对激光检测结果实际可靠性分析，需要明确复折射情况是否影响粒度检测数据。由于影响测试颗粒折射情况条件较为复杂，无法有效确定准确数据，因此目前在激光粒度测量技术中尚不存在确定复折射情况的统一措施。为确保应用物质数据能够对样品颗粒情况进行分析，可以在不考虑装置缺陷、人员操作规范性前提下采用数据拟合措施，检查物质数据与相关结果是否具有可靠性。通常情况下，理论光强度分布状态与实际测量光强度状态进行最低二乘拟合差值计算，即可得到残差数据。残差数据越低，证明结果可靠性越高。按照此标准进行分析，可以认为亚微米颗粒残差需要低于5%，微米颗粒残差需要低于3%[2]。

本次实验球性石英粉样品采用激光粒度仪进行检查，折射率范围设置宽度大，实际数据为1.4—1.6。此宽度范围可以覆盖类石英材料折射数据，有利于实验正常开展。在此数据范围内，应当按照0.01数据取值间隔进行计算。各折射率取值需要与常用吸收率数值进行搭配检查，并确保其它测试应用数据处于一致状态。经过实验分析，可以发现残值数据低于3%的结果粒度波动较为显著。随着残差数据不断降低，曲线振幅也会呈现降低趋势。此现象证明，残差数据越低，理论散射光线强度、实际检测光线强度偏差情况越小，可以认为检测数据处于稳定范围内。但是，仅凭残差数据无法有效判断测量结果可靠性。通过综合分析可以发现，成分条件相同、粒度组成存在差异时，各样品最低残差数据与复折射情况也呈现不同状态。通过采用激光散射措施，可以使粉体粒子转变为颗粒散射光强分布状态，使后续反解操作能够正常进行，获得粉体粒子粒度分布情况。散射光强分布水平、垂直分量与复折射情况、散射角度函数残差数据越低，证明计算随机、系统误差越低，表明复折射情况与真实复折射情况靠近。

3 结论

在粒度检测流程内，通常仅针对同一物质进行固定复折射处理。但是，此流程可能会导致测量数据与样品实际数值产生显著偏差，因此需要采取有效措施控制偏差情况。实际检测流程中，针对各粒度区间检查对应复折射情况，会导致工作量大幅上升，因此需要改进选择方法，避免相关问题产生。在本实验内，除复折射情况选择外，开展激光检测前提需要保证粉体粒子处于球状，同时各向属于同性状态。大部分晶体结构差异方向均会对应差异折射情况，由于激光粒度测试装置厂家设置的探测器、分布位置、灵敏度不同，因此检测结果也会受到此类问题的影响。内部光线强度分布差异会导致装置软件应用算法不同，因此导致系数矩阵计算结果产生不同，对反演产生直接影响，导致误差问题出现。

此外，球性石英粉需要在高温度条件下进行处理。由于其需要进行球体转变，同时也需要进行熔透处理，进入非晶型状态，因此整体技术实施难度较高。在实际生产阶段，可能会出现无定形石英包裹问题。此问题又被称作双重颗粒，内外折射率存在显著差别。在这种情况下，激光检测可能会受到折射率差异影响，导致误差情况产生，极限数据偏差可能达到50%以上。除以上因素外，在应用激光粒度检测装置时，由于设备存在离心循环、超声分散两种使用模式，部分用户在处理前可能会在机外分散环节产生颗粒残留问题，导致结果出现严重偏差。设备分散处理样品也有可能受到超声、离心循环功率影响，引发气泡现象，降低结果准确性。可以认为，激光粒度测量结果影响因素过于复杂，同时个样品在不同粒级状态下存在多种复折射情况。因此，目前不存在可靠依据证明粒度测试结果是否准确。若应用領域对准确度要求较高，可采用综合处理方法，获得相对可靠的粉体粒度数据，尽可能降低基础差异性。

结论：

综上所述，在采用激光粒度检测方法进行分析时，需要明确影响因素来自于多种条件。为尽可能降低整体偏差，可采用综合测量方法，通过整合多个数据的方式，获得相对准确的测试结果，实现理想应用目标。

参考文献：

[1]朱瑜，张卓栋，刘畅，等.激光粒度仪与吸管法测定土壤机械组成的比较研究——以不同退化程度栗钙土为例[J].水土保持研究，2018，128（03）：66-71.

[2]孙福军、苗涵博、韩春兰、康天成、姜志文、吕秀艳.激光粒度仪法与湿筛-沉降法测定火山碎屑物发育土壤颗粒组成的比较[J].土壤通报，2020，306（03）：76-81.

作者简介：张嘉楠，1991年1月3日出生，汉族，毕业于南开大学，本科，研究方向：非金属矿类，助理工程师。