测定粒度分布最常用的技术有动态图像分析法（DIA）、静态激光光散射法（SLS，也称为激光衍射）、动态光散射法（DLS）和筛分分析法。本文介绍了每种技术的优点和缺点，以及它们之间的可比性。 每种方法都适合一个特定粒径范围，在该范围内可以进行测量。这些范围部分重叠。例如，DIA、SLA和筛分都可以测量1µm到3 mm范围内的颗粒。但是，测量同一样品的结果可能会有很大差异。 下表概述了Microtrac的各种技术和相关分析仪的测量范围。
Microtrac提供满足各中颗粒分析技术的设备
筛分分析:致力于传统方法
筛分法仍然是传统的和最常用的粒度测定方法。筛塔由几个孔径逐渐增大的分析筛组成，相互堆叠，样品放在最上面的分析筛上。将筛塔夹在筛子振动器上，并将其振动5-10分钟。因此，颗粒根据其大小，分布到筛塔（部分）中的分析筛上。理想情况下，颗粒以最小的投影面通过尽可能小的筛孔。以立方体粒子为模型，这与立方体的边长相对应。对于透镜状颗粒，通过筛分分析确定的尺寸应为透镜厚度和直径之间的值，因为颗粒呈对角线方向朝向筛孔（见右图）。因此，筛分分析是一种测量颗粒择优取向的技术，主要用于确定颗粒宽度。
进行筛分分析，直至各分析筛上的样品质量不再变化（=恒定质量）。对每个分析筛进行称重，并以重量百分比计算每个部分的体积，从而提供与质量相关的分布。筛分分析的分辨率受可获得粒级的数量限制。标准筛塔最多由8个分析筛组成，这意味着粒径分布仅基于8个数据点。程序的自动化几乎是不可能的，这使得它相当耗时。筛分分析的处理步骤为初始称重、5-10分钟的筛分、反向称重和筛子的清洁。最常见的错误来源是筛子过载（筛孔堵塞，结果过于粗糙）；筛子老化、磨损或损坏（结果过于精细），或数据传输错误。还应考虑到，新标准兼容筛的孔径尺寸也受到一定公差的限制。例如，1 mm筛子的平均实际孔径允许偏差约为±30µm，100µm筛子的平均实际孔径为±5µm（即平均实际孔径在95到105µm之间）。然而，这只是平均值，这意味着一些筛孔可以更大。
动态图像分析法和筛分
在动态图像分析中，大量的颗粒经过相机系统进行实时分析。现代的DIA系统以每秒几百帧的速度在几分钟内对数百万个颗粒进行评估。快速的相机，明亮的光源，短曝光时间和强大的软件是这一技术的先决条件。下图显示了作为DIA分析仪示例的CAMSIZER X2的测量原理。
与筛分分析不同，DIA以完全随机的方向测量颗粒。基于颗粒图像确定了各种尺寸和形状参数。典型的粒径参数如，宽度、等效球径、长度（见下图）。
1. 基准镜头捕捉更大颗粒
2. 整个颗粒流被两个相机记录
3. 放大镜头分析更小的颗粒
描述颗粒形状的参数包括球形度、对称性、凹凸度和宽长比。DIA的一个基本特征是对超大颗粒的极高检测灵敏度。例如，CAMSIZER®P4设计用于检测样品中的每一个颗粒；CAMSIZER®X2型号对于超大颗粒的检测限为0.01%。DIA系统的分辨率也是无与伦比的：测微米范围内的最小尺寸差异也可被可靠地检测到，多峰分布被毫无疑问地解决。 如果将DIA与筛析法进行比较，则颗粒“宽度”是最佳参数。然而，当测量不规则形状的颗粒时，由于DIA测量的是随机取向的颗粒，因此所得结果仍然存在系统性差异。粒径分布的差异是每个已定义颗粒形状的特征。CAMSIZER®软件的特点是算法允许将DIA结果与筛分分析得到的结果几乎100%相关（参见下图）。由于在全球化的市场中，许多产品是由不同的实验室用不同的测量技术进行分析的，这就产生了对可比性的需求，因此该程序经常被应用于用于质量控制的粒度分析应用中。
动态图像分析法与激光衍射法
利用静态激光分析（又称激光衍射）技术，通过检测颗粒在不同角度散射的激光强度分布，间接测量颗粒的粒径。下图显示了Microtrac SYNC的设置，这是一种最先进的激光粒度仪，具有独特的三激光几何结构和额外的摄像头模块。
这项技术是基于光被颗粒散射的现象，并且光的强度分布和颗粒大小之间的关系是众所周知的。简单地说，大颗粒将光散射到小角度，而小颗粒产生大角度散射图案。大颗粒在一定角度下产生了明显的强度分布，具有明显的最大值和最小值，小颗粒的光散射模式变得越来越漫射，总强度降低。在多分散样品中测量不同尺寸的颗粒特别困难，因为颗粒的单个光散射信号相互叠加。 静态激光光散射（SLS）是一种间接计算颗粒大小分布的方法，它是基于颗粒整体所产生的超强散射光模式。此外，必须知道材料的光学特性（折射率），以便计算出可靠的结果。由于SLS理论是建立在球形颗粒假设的基础上，因此形状评价是不可能的。SLS的缺点是分辨率和灵敏度相对较低。尺寸过大的颗粒也只能由现代分析仪从大约2 vol%检测出来。为了解决多峰分布，两个分量的大小必须至少相差3倍。激光衍射的最大优点是它是一种快速、成熟的技术，具有很大的灵活性。由于测量范围从几纳米到毫米，这种方法可以满足颗粒检测技术的大多数要求。图像分析不能用于<1µm的颗粒。使用SLS设备的分析很容易进行，并且可以实现很大程度的自动化。
上图左侧显示了SLS、DIA和筛分之间的比较，以研磨咖啡样品为例。筛分分析提供了最好的结果，CAMSIZER®X2（直径）的宽度测量在考虑颗粒宽度时给出了可比的结果。激光分析使得无法比较筛分，结果与xarea（具有相同面积的圆的直径）近似对应。但是，所有颗粒尺寸都包含在结果中，然后与球形颗粒相关。这就是为什么SLS总是提供比图像分析更广泛的分布。 这在右图中变得更加清晰。在这里，纤维素纤维样品用CAMSIZER®X2测量，并与激光粒度仪进行比较。虽然图像分析可以区分纤维的厚度和长度，但这在激光衍射中是不可能的。SLS的测量曲线最初与宽度测量平行，然后接近“光纤长度”。
Particle measurement with Laser Diffraction
There are some fundamental differences in particle measurement by laser diffraction compared to image analysis.
While in imaging techniques each recorded particle represents a measurement event and is included in the overall result, scattered light or diffraction analysis are so-called ensemble measurement techniques. This means that the measurement signal is generated simultaneously by many particles of different sizes.
It is therefore a superposition of angle-dependent scattered light intensities, from which the contributions of the different particle sizes must be calculated. This is done either via the Mie theory, for which the refractive index of the particles must be known, or via the Fraunhofer approximation, which, however, is only usefully applicable for larger particles.
Particle measurement by laser diffraction cannot distinguish between length and width. All scattered light data are referred to a spherical model, they are so-called equivalent diameters. For non-spherical particles, this usually results in a wider distribution being output than in image analysis.
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最终选择使用简单的筛分、激光衍射或者使动态图像技术 主要取决于测试的样品量、预算、人员、客户要求和采用的国际标准。 为何不联系Microtrac进行免费咨询，看看哪种解决方案能带来您所需要的结果和投资回报。