粒度分布 (PSD) 是制药、化妆品、食品和材料科学等多个行业的关键参数。测量 PSD 需要确定样品中存在的粒度范围及其相对比例。有多种方法可供选择，每种方法都适合特定的粒度范围、样品类型和测量目标。常见的技术包括筛分分析、直接图像分析、静态光散射（SLS 或激光衍射）、动态光散射（DLS）、库尔特计数器和纳米颗粒跟踪分析（NTA）。方法的选择取决于预期的粒度范围、材料特性以及所需的测量精度和分辨率等因素。
要点说明：
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筛分分析:
- 说明:筛分分析是一种传统且广泛使用的粒度分布测量方法，尤其适用于固体颗粒。它是将样品通过一系列网眼尺寸逐渐变小的筛子。
- 粒度范围:适用于 125 毫米至 20 μm 的颗粒。
- 优点:简单、成本效益高，不需要复杂的设备。
- 局限性:仅限于干燥、自由流动的粉末，无法测量小于 20 μm 的颗粒。
- 应用:常用于建筑、采矿和农业等行业。
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直接图像分析:
- 说明:这种方法利用显微镜或数字成像技术捕捉颗粒图像。然后对图像进行分析，以确定颗粒的大小和形状。
- 类型:可以是静态的（捕捉静止图像），也可以是动态的（捕捉运动中的粒子）。
- 优点:提供颗粒形态和粒度分布的详细信息。
- 局限性:耗时，需要准备样品。可能不适合超小颗粒或高通量分析。
- 应用:用于需要详细描述颗粒特征的研究和质量控制。
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静态光散射（SLS）/激光衍射（LD）:
- 说明:SLS 也称为激光衍射，测量激光束通过颗粒分散体时的散射模式。散射图样用于计算粒度分布。
- 粒度范围:通常可测量 0.1 微米到几毫米的颗粒。
- 优点:快速、准确，适用于各种粒度。可用于干湿样品。
- 局限性:假定颗粒为球形，但对于非球形颗粒来说，这可能并不总是准确的。
- 应用:广泛应用于制药、食品和化工行业。
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动态光散射（DLS）:
- 说明:DLS 测量悬浮液中颗粒的布朗运动引起的散射光波动。通过分析强度波动来确定粒度。
- 粒度范围:最适合纳米颗粒和亚微米颗粒（通常为 1 纳米至 1 微米）。
- 优点:对小颗粒高度敏感，可测量液体悬浮液中的颗粒。
- 局限性:需要稳定的悬浮液，对多分散样品或大颗粒效果较差。
- 应用:常用于生物技术、纳米技术和胶体科学。
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库尔特计数器:
- 说明:库尔特计数器通过检测颗粒通过小孔时的电阻变化来测量颗粒大小。每个颗粒都会置换一定体积的电解质，从而引起可测量的电阻变化。
- 粒子大小范围:通常可测量 0.4 μm 至 1200 μm 的颗粒。
- 优点:结果准确且可重复。可测量固体颗粒和细胞。
- 局限性:要求颗粒悬浮在电解质溶液中。仅限于能通过孔径的颗粒。
- 应用:用于医疗诊断、质量控制和研究。
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纳米粒子跟踪分析 (NTA):
- 说明:NTA 利用激光光散射和视频显微镜跟踪悬浮液中单个纳米粒子的运动。通过分析颗粒的布朗运动来确定粒度分布。
- 粒度范围:适用于纳米颗粒和小颗粒（通常为 10 纳米至 1 微米）。
- 优点:提供高分辨率粒度分布数据，可测量低浓度样品。
- 局限性:需要稳定的悬浮液，对多分散样品或大颗粒效果较差。
- 应用:用于纳米技术、药物输送和环境科学。
方法选择摘要：
- 筛分分析:最适用于大的干燥颗粒（125 毫米至 20 微米）。
- 直接图像分析:适用于对颗粒进行详细的形态分析。
- 静态光散射（SLS/LD）:适用于各种粒度（0.1 微米到几毫米）以及干湿样品。
- 动态光散射（DLS）:最适用于纳米颗粒和亚微米颗粒（1 纳米至 1 微米）。
- 库尔特计数器:适用于 0.4 μm 至 1200 μm 的颗粒，尤其是悬浮颗粒。
- 纳米粒子跟踪分析（NTA）:高分辨率分析纳米颗粒（10 纳米至 1 微米）。
结论
粒度分布测量方法的选择取决于样品的具体要求以及所需的精度和分辨率。对于较大的颗粒，筛分分析是一种传统且经济有效的方法，而激光衍射、动态光散射和纳米颗粒跟踪分析等技术则为较小的颗粒和更详细的分析提供了先进的功能。了解每种方法的优势和局限性对于为特定应用选择最合适的技术至关重要。
汇总表：
| 方法 | 粒度范围 | 优点 | 局限性 | 应用 |
|---|---|---|---|---|
| 筛分分析 | 125 毫米至 20 μm | 简单、经济、无需复杂设备 | 仅限于干燥、自由流动的粉末；无法测量小于 20 μm 的颗粒 | 建筑、采矿、农业 |
| 直接图像分析 | 不同 | 详细的颗粒形态和粒度分布 | 耗时，需要制备样品；对于非常小的颗粒并不理想 | 研究、质量控制 |
| 静态光散射（SLS/LD） | 0.1 μm 至数毫米 | 快速、准确，适用于干湿样品 | 假定颗粒为球形；非球形颗粒的准确度较低 | 制药、食品、化工行业 |
| 动态光散射 (DLS) | 1 纳米至 1 微米 | 对小颗粒高度敏感；适用于液体悬浮液 | 需要稳定的悬浮液；对多分散或大颗粒效果较差 | 生物技术、纳米技术、胶体科学 |
| 库尔特计数器 | 0.4 μm 至 1200 μm | 准确、可重复；可测量固体颗粒和细胞 | 需要电解质溶液；仅限于适合通过孔径的颗粒 | 医疗诊断、质量控制、研究 |
| 纳米粒子跟踪分析 (NTA) | 10 纳米至 1 微米 | 高分辨率粒度分布；适用于低浓度样品 | 需要稳定的悬浮液；对多分散或大颗粒效果较差 | 纳米技术、药物输送、环境科学 |
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