动态颗粒图像分析仪

项目原理：

基于激光衍射体积法原理进行粒径和球形度分析。核心测量原理是：将待测颗粒在载气（通常为空气或氦气）的携带下通过测量室，利用激光光束照射颗粒群。颗粒对激光产生散射（Diffraction），散射光的强度分布（散射角）与颗粒的等效体积直径（EVD）和形状密切相关。仪器内置的Mie 散射理论模型或Fraunhofer 近似模型，通过分析散射光强分布图谱，反演计算出颗粒的等效体积直径（D[4,3]）和球形度（Aspect Ratio, AR）。球形度通常定义为颗粒的等效圆形直径与最大投影直径之比，数值越接近1表示颗粒越接近球形。

仪器参数

应用领域

• 光伏行业：用于测量多晶硅块体的球形度和粒径分布，以评估硅锭的切割质量和光电转换效率。高球形度的硅块体通常意味着更少的晶界缺陷和更高的光伏性能。

• 矿物冶金：用于测定球形煤、球形碳球和球形氧化铝的球形度。高球形度的球形煤燃烧效率更高，氧化铝球形度高则有利于熔炼工艺的稳定性。

• 陶瓷与粉体：分析陶瓷球形颗粒的分布，以确保烧结过程中的密度均匀性。均匀的球形度有助于陶瓷坯体的致密化。

• 生物医药：用于测量生物载体球形微粒（如微球药物载体）的球形度，确保其在体内的释放行为均一。

参考标准

1. 样品制备过程：首先确认样品状态。粉末样品需使用超声波或研磨机进行预处理，确保颗粒之间无粘结；若为球形块体，建议使用研磨机或金刚石刀进行预切割，确保其外观光洁且无锈蚀。

2. 上机测试条件和操作：将样品装入仪器的分散腔中。仪器通过载气（空气/氦气）将颗粒带入测量室。系统会自动发射激光，检测散射光的强度分布图谱，并实时计算出颗粒的体积分布和球形度。

3. 结果处理和分析：测试结束后，软件会输出粒径分布图和球形度分布图。用户可重点关注D10/D50/D90（粒径分布指标）以及球形度（AR）的均值和分布情况，以评估样品的均匀性和加工质量。

Q1:QICPIC 能覆盖的粒径与测试条件范围是多少？

A1:基于动态图像法，典型测量范围约 1μm~10mm，具体取决于所选镜头与干湿分散模块：干法（干粉分散）适合 10μm~10mm 的流动性粉体，湿法（湿法流通池）可下探至约 1μm，高浓度体系需稀释后进样。进样浓度以视场内颗粒不重叠为原则，通常控制在千分之几的体积分数。颗粒形貌参数（等效圆直径、长径比、圆度、凸度等）与粒径同步输出。

Q2:颗粒形貌数据怎么读？和激光粒度仪结果对不上怎么办？

A2:图像法给出的是个数基准分布，激光粒度仪是体积基准散射等效径，两者基准不同，直接比较数值会有偏差。判读时先看分布类型（个数/体积/面积）与统计颗粒数（建议有效颗粒≥1 万个），再看圆度、长径比等形貌指标是否与工艺预期一致。若需与激光法对照，应统一换算到体积基准并注明测试方法，偏差通常来自分散状态而非仪器本身。

Q3:最少需要多少样品？特殊样品能测吗？

A3:干法单次测试约需 5~20g，湿法约 0.1~1g（配制成悬浮液）。可以测粉末、颗粒、纤维、乳液和悬浮液；易团聚粉体建议先超声分散或加少量分散剂；含大颗粒（>5mm）样品需改用大视场镜头并说明；强吸湿、易溶或与分散介质反应的样品需提前告知，以便更换分散介质（如水、乙醇、异丙醇）。

Q4:测试周期多久？加急可以吗？

A4:常规 3~7 个工作日，含样品预处理、分散条件调试与数据复核；多镜头、多分散方式对比或大批量样品顺延。加急可在 2 个工作日内出结果，需在预约时注明并确认排期。报告含粒径分布图、形貌参数统计表与代表性颗粒图像。

Q5:干法和湿法怎么选？

A5:以样品实际使用状态为准。干法贴近气力输送、喷雾干燥等干态工艺，能反映真实团聚状态；湿法分散更充分，适合亚微米至几十微米、易团聚或需与浆料工艺对应的样品。同一批样品两种方法结果差异明显时，通常说明分散不充分或存在硬团聚，建议以湿法超声分散结果作为本征粒度参考，并在报告中注明方法。

Q6:数据异常或结果与预期不符，会复测吗？

A6:会。出现有效颗粒数不足、图像模糊、明显团聚或分布双峰异常时，先排查分散浓度与进样速度，调整后复测；复测仍异常会在报告中说明原因（如样品本身多分散、含超范围大颗粒）。客户对结果有异议可在收到报告后 15 日内申请复测，同一样品首次复测不另计费。

Q7:报告和原始数据以什么形式交付？

A7:提供 PDF 检测报告，含测试条件（镜头、分散方式、分散介质、统计颗粒数）、粒径分布曲线、D10/D50/D90、形貌参数均值与分布，以及颗粒图像截图；可同时提供 CSV 原始数据与图像文件，便于导入客户自有统计软件做二次分析。需要按客户指定标准执行或定制报告格式的，预约时说明即可。

案例 1：增材制造钛合金粉末球形度与卫星粉评估

【背景】某金属增材制造企业发现同一批次 Ti-6Al-4V 粉末打印的零件致密度波动较大，怀疑粉末中存在卫星粉与不规则颗粒，需定量评估粒形分布。

【测试条件】采用 QICPIC 干法分散，RODOS 分散器压力 1.0bar，镜头组合覆盖 5~200μm，帧率 200Hz，测量颗粒数约 5×10⁴。

【分析结果】球形度均值 0.89，长径比均值 1.32；球形度低于 0.8 的颗粒占比约 12%，图像库中可见明显卫星粉与粘连颗粒。D50 为 38μm，与激光衍射结果偏差在 5% 以内。

【价值】企业据此调整了粉末筛分与气流分级工艺，将低球形度颗粒占比降至 5% 以下，后续打印件致密度稳定性明显提升。

案例 2：陶瓷研磨介质球形度与磨损状态监控

【背景】某陶瓷研磨介质生产商需监控不同批次氧化锆珠的球形度与表面粗糙度，以判断研磨效率与磨损趋势。

【测试条件】采用湿法循环池，以去离子水为介质，加入少量分散剂超声 3min，镜头覆盖 100~1000μm，测量时间 30s。

【分析结果】新珠球形度均值 0.96，长径比均值 1.08；使用 500h 后球形度降至 0.91，凸度下降，图像显示表面出现凹坑与棱角。粒度分布 D50 基本不变，但细颗粒占比增加约 3%。

【价值】客户据此建立球形度与凸度的批次验收阈值，并将磨损后介质的更换周期从经验判断改为数据驱动，减少了研磨效率波动。