动态颗粒图像分析仪是一种基于光学成像与数字图像处理技术的颗粒表征设备,能够实时捕捉并分析颗粒的形态、尺寸、运动状态及相互作用规律,广泛应用于化工、制药、材料科学、环境工程等领域。
该仪器通过高速摄像头或显微镜系统对样品中的颗粒进行动态成像。光源采用高亮度LED或激光,提供均匀稳定的照明,减少阴影和反光干扰。成像装置使用高速CMOS相机,可捕捉每秒数百至数千帧的颗粒运动图像。样品室通常为透明流动池或微流控芯片,支持颗粒在流体中的自由运动。通过高速摄像技术记录颗粒在流体中的运动轨迹,单次采样可覆盖数秒至数分钟的连续行为。
动态颗粒图像分析仪的操作步骤:
一、实验前准备
环境检查
确认仪器放置在平稳、无振动的台面上。
环境温度(15-25°C)、湿度(30-70%RH)符合要求,避免阳光直射。
确保电源、气源(干法)或液源(湿法)连接正确且稳定。
仪器开机与预热
打开主电源开关。
启动计算机和仪器控制软件。
预热:让仪器(特别是光源和相机)稳定运行15-30分钟,确保成像系统达到最佳工作状态。
样品准备
根据样品性质(干粉或液体悬浮液)选择合适的测量模式(干法或湿法)。
干法样品:确保样品干燥、无结块。必要时进行预干燥或过筛。
湿法样品:选择合适的分散介质(如水、乙醇、异丙醇等),确保样品在介质中能良好分散且不发生溶解或反应。可添加适量分散剂(如六偏磷酸钠)防止团聚。
系统清洁
干法:用压缩空气彻d吹扫进样漏斗、振动槽、分散盘、导流板和测量区。
湿法:用分散介质冲洗循环泵、管路和测量池至少2-3次。
光学窗口:用镜头纸和无水乙醇清洁光源侧和相机侧的光学窗口,确保无灰尘、污渍或残留物。
二、硬件设置与校准
安装与检查硬件
确保进样系统(振动槽/分散头)或湿法循环系统安装到位、密封良好。
检查气路(干法)或液路(湿法)连接无误。
选择并设置测量方法
在软件中新建或调用一个测量方法。
关键参数设置:
测量模式:干法(Dry Dispersion)或湿法(Wet Dispersion)。
分散参数:
干法:振动频率/幅度、分散气压。
湿法:循环泵转速、超声功率与时间(如配备)。
光学参数:曝光时间、光源亮度、相机增益(通常软件自动优化,必要时手动调整)。
分析参数:选择需要计算的粒径定义(如等效圆直径Feret、Martin直径等)和形状参数(圆形度、长径比等)。
测量时间/图像数量:设定采集图像的总时长或目标图像帧数(通常>10,000颗颗粒)。
浓度控制:设置合适的颗粒通过测量区的密度,避免颗粒重叠(Overlapping)。软件通常有“浓度指示”或“重叠报警”功能。
系统校准验证(Critical)
使用标准微球(已知粒径,如10μm,50μm聚苯乙烯微球)进行测量。
将测量结果与标称值对比,确认仪器的准确性和分辨率。偏差过大时需进行专业校准。
三、样品测量
背景图像采集(可选但推荐)
在无样品通过时,采集一幅“空白”背景图像。软件可用此背景进行图像减法处理,提高信噪比。
开始测量
干法:
将适量样品倒入进样漏斗。
启动振动进样和分散气流。
点击软件“开始测量”按钮,仪器开始采集图像并实时分析。
湿法:
将样品悬浮液倒入样品杯或循环槽。
启动循环泵,使样品在系统中循环。
如需超声分散,启动超声探头处理一定时间。
待系统稳定后,点击“开始测量”。
监控测量过程
在软件界面上实时观察:
颗粒图像流:是否清晰,有无大量重叠或拖尾。
浓度指示条:是否在绿色安全区,避免过高(重叠)或过低(统计不足)。
粒径分布预览:观察曲线是否稳定。
根据实时反馈,可微调分散参数(如气压、泵速)或进样量以优化分散效果。
四、测量结束与数据处理
停止测量
当达到预设的测量时间或图像数量,或分布曲线稳定后,点击“停止测量”。
保存数据
在软件中输入样品名称、操作者、日期等信息。
保存原始图像数据、分析结果(粒径分布表、形状参数统计、图表等)。
样品清理
干法:倒掉剩余样品,用压缩空气彻d吹扫所有部件。
湿法:用分散介质冲洗系统数次,直至流出液清澈。
清洁光学窗口
再次检查并清洁测量区光学窗口,确保无残留。
五、关机
退出软件,关闭计算机。
关闭仪器主机电源。
(湿法)排空系统中的液体,防止滋生细菌或腐蚀(若长期不用)。