ICS 19.120 A 28
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T26647.1—2011/ISO13323-1:2000
单粒与光相互作用测定粒度分布的方法
第1部分：单粒与光相互作用
Determination of particle size distribution--Single-particle light interaction methods-Part 1:Light interaction considerations
(ISO13323-1:2000,IDT)
2012-03-01实施
2011-06-16发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布 GB/T26647.1—2011/ISO13323-1:2000
目 次
前言引言范围 2
I IV
规范性引用文件 3 术语、定义及符号
单粒与光相互作用的原理 5 微粒测定仪的性能 6微粒计数仪的操作附录A（资料性附录） 光散射的基本原理附录B（资料性附录） 光消减的基本原理附录C（资料性附录） 单粒与光相互作用仪器的应用参考文献
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11 12 GB/T26647.1-2011/ISO13323-1:2000
前言
GB/T26647《单粒与光相互作用测定粒度分布的方法》，包括以下3个部分：第1部分：单粒与光相互作用；第2部分：单粒致使光散射仪器的设计、性能规格和操作要求；第3部分：单粒致使光消减仪器的设计、性能规格和操作要求。 本部分为GB/T26647的第1部分。 本部分等同采用ISO13323-1：2000《单粒与光相互作用测定粒度分布的方法第1部分：单粒与光
相互作用》。
与ISO13323-1：2000相比，本部分作了如下编辑性修改：
删除了国际标准的前言；将“ISO13323-1的本部分”改为本部分”；一用小数点“.”代替作为小数点符号的“，”；一对ISO13323-1：2000中引用的其他国际标准，用被等同采用为我国标准代替对应的国际
标准。 本部分的附录A、附录B、附录C均为资料性附录。 本部分由全国颗粒表征与分检及筛网标准化技术委员会（SAC/TC168)提出并归口。 本部分主要起草单位：上海市室内环境净化协会、同济大学、苏州耀群净化科技有限公司、上海市计
量测试技术研究院、中机生产力促进中心、苏州华达仪器设备有限公司、上海元宝能源技术有限公司、上海理工大学。
本部分主要起草人：张训彪、卢德生、王芳、黄建业、丁臻敏、刘悦、余方、孙民、邓保庆。
Ⅲ GB/T 26647.1—2011/IS0 13323-1:2000
引言
多年来根据单个微粒与光相互作用研制出多种测定单个微粒的仪器。这些仪器在光学设计、光源类型及微粒与光相互作用的方式等方面有所不同。由于上述原因，不同的仪器对近乎相同来源的微粒测得的数据经常不同。另外，单个微粒与光相互作用的程度，除了受微粒的粒度影响外，还受多种物理参数的影响。本部分旨在定义使用与光相互作用测定粒度所产生的数据的基础，并减少其可变性。
通常单粒与光相互作用的仪器对粒度的测定，要么涉及到由单个微粒引起的光散射的测定，要么涉及到存在于光束中的微粒引起的光消减的测定。本部分将讨论被测定的微粒与光相互作用现象的原理，并对与仪器以及仪器操纵的微粒流环境相关的一般性能和操作参数作一规范。具体仪器的型号、操作及性能不在本部分讨论范围之内。
V GB/T26647.1—2011/IS013323-1:2000
单粒与光相互作用测定粒度分布的方法
第1部分：单粒与光相互作用
1范围
GB/T26647的本部分给粒度测定装置的选择和操作提供指导，这类装置通过测定在气相中或液相中光与单个微粒的相互作用现象来测定粒度与微粒数目。测得的粒度为光学等效粒度，它等效于测量体系作出同样响应时标准微粒的粒度。这种定义需要使用粒度已知的标准颗粒校准粒度仪，
本部分适用于直径从约0.05微米到几毫米范围的微粒。约0.05μm20μm范围内的气载微粒主要由光散射法测定。较大的微粒可由光消减传感器测定。对于液载微粒，尺度在0.05微米到几微米范围内的微粒可由光散射法测定。1微米到毫米尺度范围的微粒由光消减法测定。任何粒度仪所能测定的尺度范围通常接近100：1，当大于最小微粒尺度药100倍的微粒以较好的分辨力测定时，得到的结果大于或等于仪器最大尺度通道的阐值尺度。
本部分考虑的是在粒度仪的光敏感区内由于单个微粒的存在所引起的收集光通量响应的变化。由于这个原因，那些依靠光与微粒相互作用产生的数据，仅指示微粒运动程度的仪器不在本部分内讨论。
注：对于那些主要靠微粒的空气动力学尺度来产生数据的仪器，包括气体动力学粒度仪，或位相多普勒粒度分析仪
等，本部分未加讨论。这些仪器不是根据光与微粒相互作用的程度测定粒度，而是用流体力学的相关方法来测定粒度，由微粒在规定的一段距离上运动所需要的时间或微粒速度来定义。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过GB/T26647的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件：
其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。
GB/T3723工业用化学产品采样安全通则（GB/T3723—1999，idtISO3165：1976） GB/T4650工业用化学产品采样词汇（GB/T4650—1998，idtISO6206：1979） GB/T20099样品制备粉末在液体中的分散（GB/T20099-2006，ISO14887：2000，IDT）
3术语、定义及符号
下列术语和定义及符号适用于本部分。 3.1术语和定义 3. 1.1
吸收absorption 光束穿过介质（流体或微粒）时，由于能量转化引起的强度的降低。
3.1.2
重合coincidence 在任意时刻敏感区内存在一个以上微粒。 注：该效应表现为微粒数减少、粒度增大，因为许多个微粒可能被当作一个较大的徽粒。
3.1.3
相对折射率relativecomplexrefractiveindex 微粒相对于悬浮它的流体介质的折射率（n）。微粒折射率包括一个实部（np）和一个虚部（i,）；流
体介质的折射率（nm）。
1 GB/T26647.1—2011/IS013323-1:2000
n = np- ikp
nm
3.1.4
计数准确率countingaccuracy 测得的数目与被测样品中实际数目之比。 注：计数准确率可表达为计数比乘以100得到的计数的系数。
3.1.5
光学等效直径 equivalentopticaldiameter 由单粒与光相互作用仪器测得的直径，是单个粒子与光相互作用产生的信号与已知粒度和光学性
质的标准微粒与光相互作用的信号相当时的标准微粒的直径
注：这个直径随仪器的光学系统、微粒与流体的光学性质和物理性质的改变而改变。 3.1.6
光消减 extinction 光线通过介质与介质相互作用时，由于吸收和散射而引起的光衰减。
3.1.7
多重散射 fmultiple scattering 微粒对从初始光源来的光进行散射，同时对敏感区域内其他微粒的散射光进行散射，散射光强在空
间形成三维图。 3.1.8
反射reflection 光线被一个表面反回，波长保持不变。
3. 1.9
折射率 refractiveindex 介质中的光速与真空中光速之比，它可以表达为实部与虚部的组合。 注：实部表示光速之比，虚部表示人射光通过介质时被吸收的分量。
3.1.10
折射refraction 光从一种介质向另一种介质传播时，由于传播速度的改变而引起传播方向的改变。
3.1.11
记录的粒度范围 reported size range 粒度通道由粒度仪定义的尺度范围。 注：当记录有许多尺度范围时，显示出较低的和较高的范围极限。除了最大的尺度范围以外，任一范围的上限等于
临近较大范围的下限，最大范围的极限被典型地定义为：“大于或等于”，其中工是那个范围的最低限。
3. 1. 12
散射 scattering 用来描述在两介质分界面上光传播方向改变的一般术语。
3.1.13
散射图1scatteringpattern 光从初始光源传播到光敏感区中与被测微粒相互作用，由微粒发射出来的光强度构成的三维空间
图样。 3.1.14
敏感区sensingzone 敏感区域sensingvolume 物理光学定义的仪器内部的区域，微粒在这个区域内与光相互作用，并据此获得微粒的粒度和数量
2 GB/T26647.1-2011/IS013323-1:2000
的数据。 3.1.15
斯托克斯数Stoke'snumber St 微粒的弛豫时间（t）：微粒适应流体速度变化的时间，与微粒实际速度（）的乘积再除以样品流的入
口口径（d.)所得的数值。
St=tu
d;
3.1.16
消光系数 extinctioncoefficient E 微粒散射与吸收的光通量总和与照射到微粒上的入射光通量之比。
3.2符号
a 微粒半径 A 入射光照射下的微粒的投影面积 Cn 微粒的个数浓度 E 消光系数 I（①）微粒散射光强度的角分布 I（r）在特定的立体角内微粒散射的光通量 I1 偏振方向垂直于人射光束方向的散射光 I2 偏振方向平行于入射光束方向的散射光 kp 微粒折射率的虚部（吸收部分）
通过敏感区的光路微粒相对于悬浮介质的折射率
1 n nm 悬浮介质折射率的实部 np 微粒折射率的实部 r 微粒直径，以微米为单位。如无其他说明，则记录的是等效光学直径
散射或透射的光通量与人射光通量之比微粒投影面积与照明光波长的比值，2元A/入
y a 6 前进方向上的散射角，以度为单位。这个散射角可能包括一个较大的立体角，但是被典型地
定义为光收集系统关于照明光源中心线对称的中心角照明光源波长，以纳米为单位。照明光源可能发射单波长的光，也可能发射宽域波长的光
入
4单粒与光相互作用的原理 4.1概述
本章简要概括了影响单粒与光相互作用的参数，见附录A。在单粒与光相互作用的仪器中，输出的数据受照明光波长、光强、照明光源、收集光的结构，以及光的收集和数据处理系统能力的影响。微粒和悬浮流体的物理性质也对响应有影响。微粒的尺度、形状、在敏感区的取向也会对响应有影响。在悬浮液中微粒的相对折射率也会对响应有影响。 4.2光散射
由光散射法测得的大多数微粒的粒度范围为50nm～100μm。光与微粒相互作用，当微粒半径远大于光波的波长时，散射光通量大致地随微粒投影面积的变化而变化。对较小的微粒，当粒度降到 0.2μm左右时，散射光通量随微粒半径的六次方的变化而变化。测定亚微米微粒的光散射系统通常可
3 GB/T26647.1--2011/ISO13323-1:2000
以用于测定50：1尺度范围的微粒。测定大于1μm左右微粒的光散射系统通常可以用于测定100：1 尺度范围以上的微粒。这个检测极限在很大范围内（如5×10°）与电子数据处理系统的线性有关，并耳要保证最小的处理信号要大于电子和光学背景的噪音水平。
注：光散射仪器计数与粒度分析操作的更多细节见参考文献[1]。 4.2.1物理原理
通过对特定立体角（是由特殊结构的仪器所定义的）范围内的微粒散射光的观测来测量液相微粒的
散射光。敏感区内的微粒可以存在于流经仪器流体的一个已知区域内，也可以以标准的流量流经仪器内部的一个限定的已知敏感区。第一种情况中，单位流体体积内的微粒浓度是定义好的。第二种情况中，微粒流经单位面积的流量是基于时间来定义的。测定微粒浓度的仪器通常用于在特定压力条件下（从近于大气压到500kPa左右），测定流体中微粒的粒度分布以及浓度。当流量随机或是在压力从 1kPa左右到大气压时，经常使用定微粒流量的仪器。 4.2.2光学系统的设计
图1所示为单粒光散射仪的典型光学系统。此结构是光散射仪的基本光学设计。最早的设计完成于1965年，用白炽钨丝灯作照明光源、透镜和小孔光栏限定敏感区。最近简略展示了一台为研究气溶胶而设计的单粒光散射仪。目前的光学系统要么使用气体激光照明，要么使用二极管激光照明，不需要那种类型的光束整形装置。即使如此，目前的光收集器的设计仍采用此光学系统。对设计的选择应视被测定微粒尺度范围、可获得的部件、可用资金，以及测定微粒的环境等情况而定。本质上讲，同一光学设计基础，既可以用于气相测定，也可以用于液相测定，只是两种测定目的所使用的流体控制系统不同。 液相测定时，敏感区边界的定义是个大问题。与气相测定相比较，液相测定中更经常地测定到大的微粒，并且小部分液载大微粒会穿过所定义的光学敏感区，散射出和完全处于敏感区中的小微粒一样多的散射光。
注：关于气载微粒的计数系统光学设计的详细资料见参考文献[2]。
其中： 1- 光源； 2———光栏;
一光陷阱； 4 一悬浮微粒；
3~
一接收器。
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图1光散射式微粒计数器的基本光学设计
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