粒度作為粉體材料最重要的表征參數(shù)之一，直接影響材料的物理和化學(xué)性質(zhì)，進而影響產(chǎn)品在化工、新能源、電子、醫(yī)藥等領(lǐng)域的性能。因此，精準的粒度檢測技術(shù)是工業(yè)生產(chǎn)和質(zhì)量管理的重要工具，也是研發(fā)創(chuàng)新的基石。

本文系統(tǒng)梳理了當前主流的粒度檢測技術(shù)，并對比了國內(nèi)外具有代表性的廠商及其核心機型，旨在為您的技術(shù)選型提供清晰參考。

一、粒度儀核心工作原理

粒度分析的方法很多，據(jù)統(tǒng)計有上百種。目前，粒度儀常見工作原理包括沉降法、激光衍射法、動態(tài)光散射法、圖像分析法、庫爾特法、光阻法、超聲衰減譜法等。比表面儀等設(shè)備雖也可輸出粒度相關(guān)參數(shù)，但并非專門用于粒度檢測，因此本文不予討論。基于不同原理的粒度儀各有所長，共同構(gòu)成了完整的顆粒表征解決方案。

1、直接觀測法

（1）電鏡圖像分析法

電鏡法是用電子顯微鏡對顆粒進行圖像采集，然后通過圖像分析軟件對所采集的圖像進行顆粒粒徑及數(shù)量的測量與統(tǒng)計。電鏡主要分為掃描電鏡、透射電鏡、掃描隧道電鏡等。

羥基鐵粉的SEM照片

特點：可直接觀察顆粒的大小和形狀，是一種顆粒度觀察測定的絕對方法，具

有可靠性和直觀性。但觀察顆粒較少，測量結(jié)果缺乏整體統(tǒng)計性。常用于觀察和分析金屬、非金屬、納米材料等的尺寸與形貌。

（2）光學(xué)顯微鏡圖像分析法

原理是將光學(xué)顯微鏡與高速相機直接相連，在生產(chǎn)過程中實時地捕獲產(chǎn)品或過程的圖像，利用計算機圖像處理裝置識別顆粒的數(shù)量、大小等信息計算粒度分布，并通過迭代和調(diào)整來改進預(yù)測的精度。

靜態(tài)圖像分析的基本原理（a）和動態(tài)圖像分析（b）

特點：可提供最直觀的顆粒形貌和真實尺寸信息。但統(tǒng)計代表性依賴于測量的顆粒數(shù)量，同時受限于計算能力和圖像處理算法的精度。適用于需要同時獲取粒度與形貌信息的樣品。

2、基于顆粒群的光學(xué)方法

（1）激光衍射法

激光衍射法是基于Fraunhofer衍射和Mie散射兩種光學(xué)理論。當光線通過不均勻介質(zhì)時，會發(fā)生由于吸收、反射、折射、透射和衍射共同作用引起的偏離其直線傳播方向的散射現(xiàn)象，散射光中包含有顆粒大小、形狀、結(jié)構(gòu)以及成分、組成和濃度等信息。因此，利用光散射技術(shù)可以測量顆粒的尺寸分布。

光散射現(xiàn)象

特點：測量速度快、重復(fù)性好、適用范圍廣（通常0.01微米至幾毫米）、自動化程度高。是目前市場占有率最高的通用型粒度儀。適用于絕大多數(shù)干濕法分散的粉體和懸浮液。

激光粒度儀工作原理示意圖

（2）動態(tài)光散射法

動態(tài)光散射(Dynamic Light Scattering，DLS)測量原理是基于激光照射到樣品中的顆粒后，顆粒因熱運動而發(fā)生的Brown運動引起的光散射強度隨時間變化。通過記錄并分析這種光散射強度的時間相關(guān)性，從而計算顆粒的粒徑分布。

動態(tài)光散射原理

特點：DLS廣泛應(yīng)用于納米及亞微米顆粒測量，具有準確、快速、非接觸等優(yōu)點，但其在多分散體系中的應(yīng)用仍受限。適用于蛋白質(zhì)、膠體、納米材料、乳液、微乳、脂質(zhì)體等納米分散體系。

（3）光阻法

光阻法的原理是固體顆粒遮擋激光光束，在光線接收靶面上產(chǎn)生投影導(dǎo)致光強減弱。通過激光二極管檢測到的光照強度的強弱變化可以實現(xiàn)對液體中的固體顆粒的檢測。光阻法根據(jù)投影面積的大小，計算等效圓直徑。由于光阻法原理的局限性，可檢測粒子的最小粒徑是1μm。

光阻法原理圖

特點：速度快，準確度高，重復(fù)性好，不受液體導(dǎo)電性影響。但要求分析的液體是半透明和均質(zhì)的。目前被廣泛應(yīng)用于檢測液體顆粒。

3、基于介質(zhì)中顆粒運動的方法

（1）沉降法

沉降法是通過測量顆粒在介質(zhì)中的沉降速度來反映粉體粒度分布的一種方法。顆粒沉降滿足Stokes定律，顆粒沉降速度與粒徑的平方成正比。在介質(zhì)中大顆粒沉降速度快，小顆粒沉降速度慢。顆粒的沉降速率常用透過懸浮液的光強隨時間變化率來反映，光強和粒徑之間的關(guān)系符合Beer-Lambert定律。

沉降法又分為重力沉降法和離心沉降法，重力沉降的測試范圍通常是0.5-150μm，當顆粒較小時，沉降速率較慢，常用離心的手段來加速沉降，離心沉降法可測量的粒徑范圍為0.1-5μm。

（2）庫爾特法（電阻法）

庫爾特法（電阻脈沖感應(yīng)，RPS）是一種經(jīng)典的單顆粒檢測方法。其原理是：在電解質(zhì)液體中的芯片孔兩側(cè)有兩枚電極，當加上電壓，電流通過小孔時，小孔周邊會產(chǎn)生一個“電感應(yīng)區(qū)”，隨著每個顆粒通過小孔，顆粒會置換出對等體積的導(dǎo)電液體，瞬間增加了該電感應(yīng)區(qū)的電阻形成一個電位脈沖，儀器通過對電脈沖的準確測量分析，可以得到顆粒的粒徑、濃度、zeta電位等多維度數(shù)據(jù)。

庫爾特法原理示意圖

特點：測量的是顆粒的真實體積，精度高、分辨率好。但動態(tài)范圍較窄，小孔易堵塞，適合測量導(dǎo)電性較差的顆粒在導(dǎo)電液中的分散。

4、超聲衰減譜法

超聲衰減譜法是利用超聲波在通過含有顆粒相的連續(xù)介質(zhì)時所產(chǎn)生的依賴頻率變化的衰減譜，根據(jù)模型來計算顆粒粒徑分布，同時還可測得體系的固含量。超聲波從I₀到I的衰減取決于ΔL、固含量、分散相和連續(xù)相的物性以及顆粒的粒度分布。目前應(yīng)用最廣泛的是ECAH模型。

電池漿料中的超聲波衰減

特點：無損、快速，但對于高濃度樣品的適用性較差，此法可直接在線或離線測量高濃度漿料（固含量可達70%），實現(xiàn)過程監(jiān)控。適用于礦山分級、泥漿、陶瓷漿料、藥品混懸液等工業(yè)生產(chǎn)流程控制。

二、代表廠商及其主要儀器

根據(jù)MARKETSANDMARKETS關(guān)于粒度分析市場的報告顯示，在全球粒度分析市場主要供應(yīng)商中，思百吉旗下馬爾文、歐美克品牌加持仍位居榜首，丹納赫旗下貝克曼庫爾特緊隨其后位列第二，HORIBA、安東帕分別位列第三名、第四名，中國本土企業(yè)丹東百特儀器有限公司位列第五，德國的飛馳、新帕泰克、3P儀器分別位列第七名、第十一名、第十八名，瑞士LS Instruments位列第八，荷蘭企業(yè)弗爾德儀器位列第十名，美國的麥克默瑞提克儀器有限公司位列第十六名。

MARKETSANDMARKETS關(guān)于粒度分析市場的報告

1、國內(nèi)代表廠商

(1)丹東百特

地位：國內(nèi)市場高占有率的品牌之一，產(chǎn)品線覆蓋激光衍射、圖像法、動態(tài)光散射，性價比高。

代表機型：

①BeNano 180 Zeta Max 納米粒度及Zeta電位儀：集成了動態(tài)光散射DLS、電泳光散射ELS、靜態(tài)光散射SLS以及透射光檢測技術(shù)，可以準確的檢測顆粒的粒徑及粒徑分布，Zeta電位，高分子和蛋白體系的分子量、液體的折射率、以及顆粒物濃度信息等等參數(shù)。0°角設(shè)置一個PD檢測器，通過沉降法測試幾微米至幾十微米的粒度，有效彌補動態(tài)光散射對大顆粒檢測的限制。

BeNano 180 Zeta Max 納米粒度及Zeta電位儀

②Bettersize C400光學(xué)顆粒計數(shù)器：光阻與角散射結(jié)合的顆粒計數(shù)器。由于大顆粒對光的遮擋作用較強，所以光阻法主要用來測試40-400μm的較粗和粗顆粒；由于細顆粒對光的散射作用較強，所以角散射法主要用來測試0.5-40μm的細顆粒。兩種測試方式相互結(jié)合，相互印證，拓展了儀器測量范圍，同時也確保了測量的準確性。

Bettersize C400光學(xué)顆粒計數(shù)器

（2）真理光學(xué)

地位：國內(nèi)顆粒表征領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)，專注于激光粒度儀等顆粒測試技術(shù)及精密儀器的研發(fā)。

代表機型：

LT3900系列激光衍射粒度儀：粒徑測量范圍覆蓋0.01到4000微米，通過獨特光路設(shè)計（如斜置窗口）、ACAD補償算法和統(tǒng)一的反演算模型，有效提升了提升納米級下限與毫米級上限。

真理光學(xué)全新一代LT3900激光粒度分析儀

（3）歐美克

地位：是中國最早的粒度儀制造商之一，創(chuàng)立于1993年，現(xiàn)為馬爾文帕納科一員，產(chǎn)品成熟穩(wěn)定。

代表機型：

NS-90Z Plus納米粒度及電位分析儀：融合馬爾文帕納科恒流模式下的M3-PALS快慢場混合相位檢測分析技術(shù)，集粒度、電位及分子量分析于一體。采用動態(tài)光散射技術(shù)測量粒子和顆粒的粒度，采用電泳光散射技術(shù)測定顆粒Zeta電位和電位分布，同時兼有靜態(tài)光散射技術(shù)用于測定蛋白質(zhì)與聚合物等的分子量。

NS-90Z Plus納米粒度及電位分析儀

（4）瑞芯智造

地位：專注于實驗分析儀器、醫(yī)療器械、半導(dǎo)體分立器件及智能儀器儀表等領(lǐng)域的科技型企業(yè)。

代表機型：

NanoCoulter? 納米庫爾特粒度儀：突破了傳統(tǒng)庫爾特法的瓶頸，通過光刻固態(tài)納米孔芯片與pA級（皮安級）的電流檢測靈敏度等關(guān)鍵技術(shù)，將檢測下限推進至15nm起始尺寸，粒徑分辨率可達1nm。

納米庫爾特粒度儀

（5）梓夢科技

地位：專注于醫(yī)藥行業(yè)檢測分析設(shè)備儀器，技術(shù)遷移至cmp拋光液的大顆粒檢測。

代表機型：

ZM-02光阻法大乳粒分析儀：采用光阻法原理設(shè)計生產(chǎn)的顆粒計數(shù)器，其主要功能是用來測試CMPSlurry藥液中顆粒數(shù)量等，如二氧化硅、氧化鈰、氧化鋁等；ZM-02型號產(chǎn)品完全可以按照要求查看任意通道顆粒的數(shù)量，如1μm、2μm、5μm等；檢測范圍：0.5μm–400μm。

ZM-02光阻法大乳粒分析儀

2、國外代表廠商

（1）馬爾文帕納科（英國）

地位：全球材料表征領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)，尤其在顆粒表征、晶體結(jié)構(gòu)分析和元素分折技術(shù)方面具有重要地位。?

代表機型：

①Mastersizer 3000+：激光衍射粒度儀的全球標桿產(chǎn)品，測量范圍廣（0.01 - 3500μm），能精確測量亞微米級樣品，并擁有出色的重復(fù)性和寬分布樣品分辨率；智能化、自動化程度高。

Mastersizer 3000+

②Zetasizer Advance系列：動態(tài)光散射和Zeta電位儀的領(lǐng)導(dǎo)者系列，提供顆粒粒度、Zeta 電位和分子量分析。技術(shù)優(yōu)勢在于“自適應(yīng)相關(guān)"算法、混合模式-相位分析光散射 (M3-PALS) 和恒流模式、ZS Xplorer智能軟件和數(shù)據(jù)質(zhì)量診斷系統(tǒng)。

Zetasizer Advance系列

③Morphologi 4：全自動靜態(tài)圖像分析系統(tǒng)，將自動顆粒成像與拉曼光譜MDRS相結(jié)合，可測量干粉顆粒，混懸液和濾膜上顆粒的粒徑和形貌。完全自動化運行且數(shù)據(jù)分析簡單，可重復(fù)測量。

Morphologi-4 全自動粒度粒形分析儀

（2）貝克曼庫爾特（美國）

地位：全球體外診斷領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)之一，在醫(yī)療和科學(xué)儀器行業(yè)占據(jù)重要地位。?

代表機型：

①LS 13 320 XR：激光衍射粒度儀，帶有專利的“雙光源”技術(shù)和“PIDS”技術(shù)，結(jié)合了激光衍射與動態(tài)光散射技術(shù)，對小顆粒分辨率高，粒徑測量范圍10nm-3500μm。

LS-13-320-XR激光粒度儀

②Multisizer 4e：經(jīng)典的庫爾特計數(shù)器（電阻法），一次測量即可提供顆粒及細胞的絕對數(shù)量、體積和表面積為單位的高分辨率的粒度分布，粒度測量范圍自0.2微米至1600微米。分析結(jié)果不受顆粒顏色、形狀、成份或折射率的影響。

Multisizer 4e庫爾特計數(shù)器

（3）堀場HORIBA（日本）

地位：全球分析儀器領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)。

代表機型：

①LA-960V2：激光衍射粒度儀，使用全自動濕法分散和干法分散兩種方式，支持多種分散介質(zhì)檢測。濕法測量范圍為:0.01-3000 μm、干法測量范圍為:0.1-3000 μm（超大干法附件可擴展到5000μm），重復(fù)性誤差為≤±0.1%。

HORIBA的激光粒度分析儀 LA-960V2

②SZ-100V2：采用動態(tài)光散射原理(DLS) 測量粒徑大小及分布。可同時實現(xiàn)對納米粒子得粒徑、Zeta電位和分子量三項參數(shù)的表征。能測量各類濃度樣品（包括高濃度、稀釋及有色樣品）。

HORIBA的SZ-100V2系列納米顆粒分析儀

（4）安東帕（奧地利）

地位：全球性測量儀器制造企業(yè)，在多個分析測量領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位。

代表機型：

①Litesizer DIF 500：激光衍射粒度儀，量程覆蓋10nm-3.5mm；使用雙光源雙固態(tài)激光器設(shè)計，具備目前市場最高功率的藍光光源；結(jié)合濕法流動成像技術(shù)，可同步分析粒度和粒形；配備自動進樣機器人和多種分散單元，適用于復(fù)雜顆粒體系分析。

安東帕Litesizer DIF 500

②Litesizer DLS 710：動態(tài)光散射儀，粒度測量范圍從 0.3 nm 到 15 μm，具有業(yè)界更先進的多角度測量和自動角度選擇功能、MAPS（多角度協(xié)同粒度測量）技術(shù)，可實現(xiàn)最高的峰值分辨率。連續(xù)透射率監(jiān)測可在測量過程中檢測沉降和團聚，從而提高測量的可靠性。

安東帕Litesizer DLS 710

（5）新帕泰克（德國）

地位：專業(yè)粒度粒形分析儀制造商，為全球用戶提供從實驗室到工業(yè)在線的一系列粒度粒形分析儀。

代表機型：

①激光衍射粒度儀HELOS & RODOS：激光衍射干濕法二合一系統(tǒng)，以其革命性的干法分散系統(tǒng)（RODOS）聞名，分散效果佳。

②動態(tài)粒度粒形分析儀QICPIC：高速動態(tài)圖像分析系統(tǒng)，采集樣品中所有顆粒組分的粒度與粒形信息、數(shù)量分布情況。適用于干粉和懸浮液，測量速度極快。

③納米粒度分析儀NANOPHOX CS：基于光子交叉相關(guān)光譜(PCCS) 技術(shù)的動態(tài)光散射儀，實現(xiàn)了更高濃度以及更快速的納米樣品分析。

④在線激光粒度儀MYTOS：采用了與HELOS & RODOS相同的核心技術(shù)，與實驗室分析結(jié)果有很好的一致性；每90秒一次檢測結(jié)果，生產(chǎn)企業(yè)可實時優(yōu)化參數(shù)。

新帕泰克代表機型

（6）美國分散技術(shù)公司（DT）

地位：主要開發(fā)和生產(chǎn)用超聲技術(shù)表征異相系統(tǒng)的科學(xué)儀器。

代表機型：

DT-1202超聲粒度和Zeta電位分析儀：具有粒度、流變和Zeta電位測定功能，最大黏度可達20 000 mPa·s。其超聲衰減法測量粒度分布可以覆蓋5 nm~1 000 μm的范圍)。其CVI電聲法測量Zeta電位同樣包括了納米和微米區(qū)域，并且可以計算出標準中列出的德拜長度、MW頻率、杜坎數(shù)(Du)和表面電荷密度等微觀電學(xué)參數(shù)。

DT-1202超聲粒度和Zeta電位分析儀

（7）歐奇奧Occhio（比利時）

地位：專注于圖像法粒度粒形分析儀開發(fā)和制造。

代表機型：

OCCHIO SCAN 700全自動顆粒及纖維形貌分析儀：基于圖像分析技術(shù)，具有高分辨率掃描功能，可分析粒徑范圍從10 μm到50 mm（粒徑下限最低可達到2 μm）；可以進行擠出催化劑、纖維或煙絲分析，測量其長度和粗度；還可測量板材上孔洞的孔徑及形狀，進行孔隙率分析。

OCCHIO SCAN 700全自動顆粒及纖維形貌分析儀

（8）麥奇克（美國）

地位：激光應(yīng)用技術(shù)研究和制造廠商，弗爾德集團下一員。

代表機型：

麥奇克 SYNC 激光粒度儀：在高準確性的三激光衍射技術(shù)上集成了多功能的動態(tài)圖像分析技術(shù)，提供顆粒的粒度分布信息外還提供多種形態(tài)學(xué)參數(shù)，可以在0.01-4000um 寬粒徑范圍測量材料。

麥奇克 SYNC 激光粒度儀

粉體圈七七整理