ISO 13320 粒度分析 - 雷射衍射法

國際標準化組織（ISO）發布的「ISO 13320 粒度分析 - 雷射衍射法」標準透過分析光散射特性，為許多兩相繫統（例如粉末、噴霧、氣溶膠、懸浮液、乳液和液體中的氣泡）中的顆粒的儀器鑑定和粒度分佈測量提供指導。

本標準未針對特定材料粒度測量的具體要求。本標準適用於約 0,1 µm 至 3 mm 之間的粒度。使用特殊儀器和條件，適用粒度範圍可擴展至 3 mm 以上和 0,1 µm 以下。對於球形和非球形顆粒，報告的粒徑分佈應使球形顆粒體積聚集體的預測散射圖樣與測得的散射圖樣相符。這是因為此技術的光學模型假設顆粒形狀為球形。非球形顆粒的粒徑分佈與基於其他物理原理（例如沉降、篩分）的方法所獲得的粒徑分佈不同。

用於測定粒徑分佈的雷射衍射或散射技術主要基於以下原理：粒子散射光強度的角分佈（即散射模式）取決於粒子尺寸。當散射發生在粒子雲或粒子集合中時，特定尺寸等級的散射強度與該尺寸等級的粒子數量及其光學特性相關。

將以足夠濃度分散在合適液體或氣體中的測試樣品通過單色光源（通常為雷射）的光束。一系列光電探測器測量顆粒以不同角度散射的光。記錄每個探測器的數值以便後續分析。在某些限制範圍內，例如測量區域內的顆粒濃度，顆粒集合的散射圖樣與所有單一顆粒散射圖樣的總和相同。使用選定尺寸等級的顆粒單位體積的理論散射圖樣來建立矩陣，並結合數學程序求解逆問題，從而得到與測得的散射圖樣最佳擬合的迭代體積粒徑分佈。

簡而言之，此標準通常用於測量粒徑在 0,1 µm 至 3.000 µm 範圍內的顆粒，採用雷射衍射（也稱為雷射散射），適用於液體懸浮液、乳液、乾粉和氣溶膠。它適用於散射光的方式可用米氏理論或夫瑯和費方法建模的顆粒。原理是，用雷射照射顆粒，從不同角度測量散射光，然後分析散射圖樣以推斷顆粒粒徑分佈。

本標準涵蓋的重要因素包括：

• 樣品準備（分佈技術，避免聚類）
• 顆粒和分散劑的折射率
• 數據解釋和報告要求
• 重複性和再現性
• 設備校準和驗證

該標準確保了粒度分析的一致性和準確性，廣泛應用於製藥、化妝品、採礦、水泥和食品加工等行業。

根據該標準，雷射衍射的工作原理如下：

• 其基本原理是光散射。當雷射光束穿過含有顆粒的樣品時，顆粒會散射光。小顆粒會以大角度散射光。大顆粒會以小角度散射光。
• 散射光檢測：放置在不同角度的探測器收集散射光。記錄強度分佈，並用於計算粒徑分佈。
• 所使用的數學模型包括：
  • 夫瑯和費近似：假設粒子較大且不透明。對於較小或透明的粒子，方法較簡單，但精度較低。
  • 米氏理論：更為複雜，考慮了粒子的折射率和吸收率。對於小粒子或透明粒子而言，理論必不可少。

系統組件包括：

• 雷射光源發射相干光
• 樣品分散器將顆粒分散在空氣或液體中
• 探測器陣列測量不同角度的散射光
• 資料處理器使用模型推斷粒徑分佈

分佈類型有：

• 基於體積（最常見）：顯示每種粒徑的體積百分比。
• 基於數字：顯示每個尺寸範圍內有多少顆粒（可能會誇大細顆粒）。
• 基於表面積：較不常見，基於總表面積。

關於可重複性和再現性，ISO 13320 標準強調驗證測量值在運作和儀器之間的一致性。

報告應包括所用模型（Mie 或 Fraunhofer）、折射率、色散介質、色散類型（體積、數量）、分析的尺寸範圍和儀器設定（例如，調光、路徑長度）的資訊。

根據該標準的最佳實踐包括：

• 適當的分佈：防止聚集扭曲維度數據
• 使用正確的折射率：獲得準確的米氏折射率結果至關重要
• 儀器校準：保持測量精度
• 重複性測試：驗證一致性能

多年來，我們透過廣泛的測試、測量、分析和評估服務，為各行各業的企業提供支援。我們擁有一支強大的團隊，密切關注全球科技發展，並不斷提升自我。此外，我們還提供符合 ISO 13320 粒度分析 - 雷射衍射法標準的測試服務。