Фотоседиментометр ФСХ-4

Снят с производства, рекомендуемая замена: - ФСХ-5, ФСХ-6

Достоинства:

• Использует классический наиболее прямой из известных автоматизированных методов измерения гранулометрического состава.
• Не нуждается в калибровке по внешним эталонам и введения (прямого или косвенного) произвольно подобранных (не являющихся прямым следствием использованных в них теории) коэффициентов и поправок.
• Механически подвижная часть прибора ФСХ-4 сведена к минимуму (мешалка гомогенизатора), работает надежно и выполняет все необходимые для измерений функции, дополнительных приспособлений не требует.
• Оператор может проследить за приготовлением пробы для анализа и вносить технологические коррективы в приготовление проб.
• Конструкция прибора ФСХ-4 позволяет измерять гранулометрический состав порошков в разных дисперсионных средах (жидкостях), в том числе органических - для водорастворимых материалов; расход таких жидкостей мал, они могут быть использованы многократно.
• Все результаты измерений фиксируются в памяти прибора. Обеспечена возможность их всестороннего сравнения и сопоставления с гранулометрическим составом других образцов, анализ которых выполнен повторно или ранее.
• Простой в обслуживании, надежен в работе.
• Имеет небольшие размеры.

Метод:

Тщательно перемешанная в жидкости (до получения однородной суспензии) проба порошка осаждается, разделяясь по размерам составляющих ее частиц согласно закону Стокса (скорость осаждения частиц пропорциональна квадрату их размера).

На фиксированной высоте осаждения (фотометрический канал) в строго определенные моменты времени частицы регистрируются в прямом проходящем свете в соответствии с законом Бугера-Ламберта-Берра (оптическая плотность суспензии пропорциональна площади поверхности содержащихся в ней частиц).

Стандартная математическая обработка результатов измерений позволяет получить процентное содержание частиц разных размеров в измеряемом порошке (распределение частиц по размерам).

Особенности конструкции:

• Двухканальная электронно-оптическая система измерений - существенно сокращает время измерения.
• Программированный импульсный миллисекундный режим работы красных светодиодов малой мощности, длина волны которых далека от полос поглощения воды и других прозрачных дисперсионных сред - не образует конвективных потоков во время измерения.
• Автоматизированный управляемый персональным компьютером процесс гомогенизации суспензии, выполненный по специальной фирменной системе, - исключает влияние оператора на процесс измерения.
• Фиксирование высоты столба суспензии специальным приспособлением - повышает точность измерения и упрощает работу оператора.
• Управляемое компьютером кратное повторение измерений начального этапа седиментации с последующим их усреднением - существенно снижает погрешность измерений на этом этапе.
• Математическая система анализа и учета флюктуаций по специально разработанной программе - значительно повышает воспроизводимость измерений.
• Возможность усреднения результатов повторных измерений и репрезентация среднего каждой пробы или их серии - облегчает анализ результатов измерений.

Технические характеристики

Табличное представление результата:

• распределения частиц одной пробы
• усредненные распределения серии проб

Статистическое представление результата:

• медианного размера частиц (мкм)
• среднеарифметического (средневзвешенного) размера частиц (мкм)
• среднеквадратичного размера частиц (мкм)
• среднегармонического размера частиц (мкм)
• среднего абсолютного отклонения (мкм)
• стандартного отклонения (мкм)
• среднеквадратичного отклонения (мкм)
• относительного абсолютного отклонения (%)
• относительного квадратичного отклонения (%)
• коэффициента вариации
• коэффициента асимметрии
• дисперсии (мкм²)
• удельной поверхности (в пределах измеренного диапазона)(см²/г)(см²/см³)
• по распределению частиц одной пробы
• по усредненному распределению серии проб

Представление результатов в виде:

• распределений масс (объемов) частиц по размерам
• распределений числа частиц по размерам

Персональный компьютер

Фотоседиментометр ФСХ-4 управляется персональным компьютером с универсальными функциями.

Кроме обслуживания прибора компьютер может быть использован для управления ещё несколькими измерительными приборами, а также для автономной работы в полном объёме своих технических характеристик.

Тип и конфигурация комплектующего компьютера могут быть заранее оговорены с заказчиком.

Сравнение с конкурирующим методом

Седиментометрический способ измерения размеров частиц основан на простом и надежном законе осаждения (седиментации) Стокса (для регистрации частиц используется фотометрический метод Бугера-Ламберта-Бера в прямом проходящем свете).

Он является наиболее прямым методом, стоящим сразу за методом микроскопии, выгодно превосходя этот прямой метод своей статистической представительностью: седиментометр практически с одинаковой точностью регистрирует частицы разных размеров в широком диапазоне их процентного содержания в измеряемом порошке.

Основным конкурентом седиментометров на российском и зарубежных рынках являются лазерные гранулометры.

В лазерной гранулометрии использована теория Ми и Страттона, согласно которой индикатрисса рассеяния - угловая зависимость интенсивности рассеянного света мутными средами - связана с размерами рассеивающих частиц.

Из всех гранулометрических методов это наиболее косвенный метод, так как при математической обработке результатов измерений приходится делать большое количество допущений, значительно огрубляющих результат и даже приводящих к явным ошибкам измерения.

По сравнению с седиментометрией он имеет два неоспоримых достоинства:

• меньшие затраты времени на проведение анализа высокодисперсных (тонкого помола) порошков;
• принципиальная возможность непрерывного контроля грансостава в технологическом процессе.

Основные недостатки лазерной гранулометрии вытекают из сугубой косвенности данного метода, а также особенностей его приборного воплощения:

• данный метод в принципе не способен отличить близкие по размерам частицы более-менее сложной формы от ансамбля частиц простой формы, но с существенно разными размерами;
• в силу косвенности данного метода он нуждается в тонкой настройке по эталонным образцам (обычно аттестуемым на седиментометре) или по специально разработанным дорогостоящим дифракционным решеткам;
• метод встречает большие трудности при измерении очень малых и очень больших частиц в силу особенностей регистрации светорассеяния от них;
• поддержание гомогенности суспензии в кювете во время измерения требует постоянного механического воздействия на нее (насосная система, мешалка и, часто, ультразвук), в результате чего из жидкой фазы и частиц порошка происходит выделение окклюдированного в них воздуха в виде микропузырьков, значительно искажающих результаты измерений.

В целом лазерные гранулометры, в отличие от фотоседиментометров, капризны в работе, поддержание их в рабочем состоянии и обслуживание требуют высокой квалификации персонала или постоянного сервисного обслуживания специализированными фирмами.

Два основных недостатка, органически присущих методу фотоседиментометрии, значительно смягчены в приборе ФСХ-4 следующими нашими оригинальными разработками:

• Большая, чем у лазерных гранулометров, длительность измерения из-за малой скорости осаждения мелких частиц

  специальным устройством для фиксации высоты столба суспензии и тонкие щелевые диафрагмы оптической системы позволили точно выставлять маленькую высоту столба (до 1 мм) для верхнего измерительного канала и тем самым значительно снизить (до 7...15 минут) время измерения, которое остается высоким только при измерении супертонких порошков (с размерами частиц меньше 0,3...0,5 мкм).

• Меньшая точность на начальном этапе измерения, связанная с тем, что некоторое время (до 10...15 секунд) требуется для успокоения суспензии после перемешивания

  фирменной конструкцией блока перемешивания, вставляемого в кювету, позволила не только полностью автоматизировать процесс гомогенизации, но и организовать по заданной программе кратное повторение начального этапа измерения с последующим усреднением результата, что значительно повышает точность измерения на этом этапе.

Преимущества и недостатки, свойственные рассмотренным выше методам и построенным на их основе приборам, определяют соответствующие области их рационального применения:

• Лазерных гранулометров — для промышленного контроля в непрерывных технологических процессах.
• Фотоседиментометров — для точного анализа и лабораториях промышленных предприятий, в исследовательских центрах и лабораториях, в частности, экологических лабораториях.

Комплектация:

• Блок измерения ФСХ-4
• Плата АЦП специализированная
• Измерительная кювета с устройством перемешивания
• Подставка для кюветы
• ПАВ для гидрофилизации порошков
• Паспорт прибора с техническим описанием и руководством по эксплуатации