動態顆粒圖像分析儀是一種基于光學成像與數字圖像處理技術的顆粒表征設備,能夠實時捕捉并分析顆粒的形態、尺寸、運動狀態及相互作用規律,廣泛應用于化工、制藥、材料科學、環境工程等領域。
該儀器通過高速攝像頭或顯微鏡系統對樣品中的顆粒進行動態成像。光源采用高亮度LED或激光,提供均勻穩定的照明,減少陰影和反光干擾。成像裝置使用高速CMOS相機,可捕捉每秒數百至數千幀的顆粒運動圖像。樣品室通常為透明流動池或微流控芯片,支持顆粒在流體中的自由運動。通過高速攝像技術記錄顆粒在流體中的運動軌跡,單次采樣可覆蓋數秒至數分鐘的連續行為。
動態顆粒圖像分析儀的操作步驟:
一、實驗前準備
環境檢查
確認儀器放置在平穩、無振動的臺面上。
環境溫度(15-25°C)、濕度(30-70%RH)符合要求,避免陽光直射。
確保電源、氣源(干法)或液源(濕法)連接正確且穩定。
儀器開機與預熱
打開主電源開關。
啟動計算機和儀器控制軟件。
預熱:讓儀器(特別是光源和相機)穩定運行15-30分鐘,確保成像系統達到最佳工作狀態。
樣品準備
根據樣品性質(干粉或液體懸浮液)選擇合適的測量模式(干法或濕法)。
干法樣品:確保樣品干燥、無結塊。必要時進行預干燥或過篩。
濕法樣品:選擇合適的分散介質(如水、乙醇、異丙醇等),確保樣品在介質中能良好分散且不發生溶解或反應。可添加適量分散劑(如六偏磷酸鈉)防止團聚。
系統清潔
干法:用壓縮空氣徹d吹掃進樣漏斗、振動槽、分散盤、導流板和測量區。
濕法:用分散介質沖洗循環泵、管路和測量池至少2-3次。
光學窗口:用鏡頭紙和無水乙醇清潔光源側和相機側的光學窗口,確保無灰塵、污漬或殘留物。
二、硬件設置與校準
安裝與檢查硬件
確保進樣系統(振動槽/分散頭)或濕法循環系統安裝到位、密封良好。
檢查氣路(干法)或液路(濕法)連接無誤。
選擇并設置測量方法
在軟件中新建或調用一個測量方法。
關鍵參數設置:
測量模式:干法(Dry Dispersion)或濕法(Wet Dispersion)。
分散參數:
干法:振動頻率/幅度、分散氣壓。
濕法:循環泵轉速、超聲功率與時間(如配備)。
光學參數:曝光時間、光源亮度、相機增益(通常軟件自動優化,必要時手動調整)。
分析參數:選擇需要計算的粒徑定義(如等效圓直徑Feret、Martin直徑等)和形狀參數(圓形度、長徑比等)。
測量時間/圖像數量:設定采集圖像的總時長或目標圖像幀數(通常>10,000顆顆粒)。
濃度控制:設置合適的顆粒通過測量區的密度,避免顆粒重疊(Overlapping)。軟件通常有“濃度指示”或“重疊報警”功能。
系統校準驗證(Critical)
使用標準微球(已知粒徑,如10μm,50μm聚苯乙烯微球)進行測量。
將測量結果與標稱值對比,確認儀器的準確性和分辨率。偏差過大時需進行專業校準。
三、樣品測量
背景圖像采集(可選但推薦)
在無樣品通過時,采集一幅“空白”背景圖像。軟件可用此背景進行圖像減法處理,提高信噪比。
開始測量
干法:
將適量樣品倒入進樣漏斗。
啟動振動進樣和分散氣流。
點擊軟件“開始測量”按鈕,儀器開始采集圖像并實時分析。
濕法:
將樣品懸浮液倒入樣品杯或循環槽。
啟動循環泵,使樣品在系統中循環。
如需超聲分散,啟動超聲探頭處理一定時間。
待系統穩定后,點擊“開始測量”。
監控測量過程
在軟件界面上實時觀察:
顆粒圖像流:是否清晰,有無大量重疊或拖尾。
濃度指示條:是否在綠色安全區,避免過高(重疊)或過低(統計不足)。
粒徑分布預覽:觀察曲線是否穩定。
根據實時反饋,可微調分散參數(如氣壓、泵速)或進樣量以優化分散效果。
四、測量結束與數據處理
停止測量
當達到預設的測量時間或圖像數量,或分布曲線穩定后,點擊“停止測量”。
保存數據
在軟件中輸入樣品名稱、操作者、日期等信息。
保存原始圖像數據、分析結果(粒徑分布表、形狀參數統計、圖表等)。
樣品清理
干法:倒掉剩余樣品,用壓縮空氣徹d吹掃所有部件。
濕法:用分散介質沖洗系統數次,直至流出液清澈。
清潔光學窗口
再次檢查并清潔測量區光學窗口,確保無殘留。
五、關機
退出軟件,關閉計算機。
關閉儀器主機電源。
(濕法)排空系統中的液體,防止滋生細菌或腐蝕(若長期不用)。