液体颗粒计数器光散射法

1、液体颗粒计数器光散射法1范围本部分规定了光散射法液体颗粒计数器（以下简称计数器）的校准和验证方法，该方法用来测量 悬浮在液体中颗粒的粒径大小和数量浓度。本部分所描述的光散射法是基于单个颗粒散射而进行的 测量，典型的粒径测量范围为0.1网10网。该方法可用于评价纯水和化学试剂的清洁度，也可用于测量其他液体中的颗粒数量浓度与粒径 分布。根据颗粒与液体介质的折射率，测量得到的是在纯水中的校准颗粒的等效粒径。本部分包含以下内容：a）粒径校准；b）粒径设定验证；c）计数效率；d）粒径分辨率；e）假计数率；f）颗粒数量浓度测量上限值；g）流量；h）采样时间；i）采样体积；j）校准周期；k）测试报告。2术语

2、和定义下列术语和定义适用于本文件。2.1校准颗粒 calibration particle已知平均粒径的单分散球形颗粒，如聚苯乙烯乳胶球颗粒（PSL），其标准值可溯源至国家或国际 长度标准，其平均粒径的标准不确定度应小于等于2.5%。注：在波长为589nm （钠D线）时，聚苯乙烯乳胶球校准颗粒的折射率接近于1.59.2.2计数效率 counting efficiency光散射法液体颗粒计数器（LSLPC）与参比仪器在测量同一样品时得到的颗粒数量的比值。2.3颗粒计数器particle counter采用光散射法或光阻法记录颗粒数量浓度并测量其粒径的仪器。2.4脉冲高度分析器（PHA） puls

3、e height analyser分析脉冲高度分布的设备。2.5粒径分辨率size resolution仪器分辨不同粒径大小的能力。3要求3.1粒径校准粒径校准程序见4.1。3.2粒径设定验证按4.2所述方法测量计数器最小粒径和其它粒径时，其测量误差应不超过15 %。3.3计数效率当校准颗粒的粒径为仪器检测下限时，计数效率应为（5030） %；当校准颗粒的粒径为仪器检测 下限的1.53倍时，计数效率应为（10030）%。3.4粒径分辨率按4.4所述方法用校准颗粒进行测量，粒径分辨率应小于等于10%。3.5假计数率假计数率是测量纯水时仪器记录的最小粒径的颗粒数量浓度，单位：个/升。3.6颗粒数量

4、浓度测量上限值应说明颗粒数量浓度的测量上限值。在颗粒数量浓度测量上限时，计数器颗粒计数的重合误差 应小于等于10%。注：当颗粒数量浓度大于仪器颗粒数量浓度测量上限时，由于检测区域内存在多个颗粒的概率增加（产生重合误 差）和/或电子系统的饱和，从而导致未被计数的颗粒数量增加。3.7流量应明确采样流量的标准不确定度，使用者应检查其数值是否在给定的范围内。3.8米样时间采样持续时间的标准不确定度应小于等于设定值的1%。若计数器没有采样时间控制系统，本条款不适用。3.9采样体积采样体积的标准不确定度应小于等于设定值的5%。若计数器没有采样系统，本条款不适用。3.10校准周期建议计数器的校准周期不超过一

5、年。3.11测试报告至少应包含以下信息：a）校准日期；b）校准颗粒粒径；c）流量；d）粒径分辨率（所用颗粒的粒径）；e）计数效率；f）内置脉冲高度分析器（PHA）的电压阈值或通道值。4测试方法4.1 粒径校准用已知粒径的颗粒校准计数器时，中值粒径电压（或内置PHA通道）与校准颗粒的粒径相对应（如 图1）。中值粒径电压（或内置PHA通道）是指平分脉冲计数总数时的电压，即在该中值粒径电压两侧，脉冲计数各占50%。可使用一台具有可变电压阈值（或内置PHA通道）装置的颗粒计数器来确定 中值粒径电压，如果颗粒计数器中没有可变电压阈值设定，则可用PHA来代替。说明：X脉冲电压（或粒径通道）K 下限电压Y频

6、度Vm中值粒径电压Vu上限电压1聚苯乙烯乳胶颗粒（PSL）的脉冲分布图1聚苯乙烯乳胶颗粒（PSL）的脉冲分布如果出现许多类似于小颗粒的噪音信号，应将这些“假颗粒”的脉冲信号去除后再确定 中值粒径电压（如图2a）。只有当真实颗粒的峰值颗粒数是谷底的2倍以上时，才可将它作 为“假颗粒”从脉冲信号中去除（如图2b），在这种情况下，匕取大于中值粒径电压七且与 V纵坐标相同时的电压值，仅用V和Vu之间的图形部分来计算中值粒径电压。说明：X脉冲电压（或粒径通道）K 下限电压Y频度Vm中值粒径电压Vu上限电压1聚苯乙烯乳胶颗粒（PSL）的脉冲分布2噪音（假颗粒、小颗粒、和/或光学噪声、电子噪声）图2有干扰信

7、号的聚苯乙烯乳胶颗粒（PSL）的脉冲分布与粒径相对应的通道电压值应按照校准曲线来确定（如图3）。说明：X粒径Y校准颗粒的中值粒径电压1校准曲线Vmi粒径xmi所对应的中值粒径电压 Vm 2粒径气2所对应的中值粒径电压 Vm 3粒径 3所对应的中值粒径电压图3校准曲线注：当用外置PHA测量中值粒径电压时，设置的计数器电压范围应包括PHA电压的不确定度和计数器的 电压不确定度（参见附录A）。4.2粒径设定验证至少使用3种不同粒径的校准颗粒，按4. 1中给出的测量方法得到响应电压（或内置PHA 通道），以这3个响应电压（或内置PHA通道值）和校准颗粒粒径来判定校准曲线的正确性， 选取的校准颗粒的粒径

8、值应涵盖计数器可测粒径的大部分范围。具体方法为：通过计数器内 置的校准曲线，由电压值（或内肾HA通道）来推算相应的颗粒大小x，根据式（1）计算粒 径设定误差e，并检验是否满足3.2中要求。（%）= 土二x 100%（1）xr式中：e 粒径设定误差，；x 校准颗粒的粒径，pm；x 推算的颗粒粒径，pm；o4.3计数效率用两种不同粒径的校准颗粒来测试计数器的计数效率，一种是粒径接近测量下限的颗 粒，另一种是粒径在测量下限值1.53倍之间的颗粒。用待测的计数器测量上述两种校准颗粒的数量浓度，用显微镜法或已校准的计数器作为 参比仪器，测量上述两种校准颗粒的数量浓度（参见附录B）。4.4粒径分辨率利用单

9、分散校准颗粒测定中值粒径电压（或通道）匕，如图4。将分布密度为61%时所对应的电压分别定义为下限电压匕和上限电压匕。利用校准曲线，得到对应于匕和匕的粒径，计算校准颗粒标准值与匕、匕所对应的粒径值之差的绝对 值，其中较大的差值即为观测标准偏差。用公式（2）计算计数器的粒径分辨率R，用百分 数表示（参见附录C）。R（%）=疽2 bP2 X100%（2）XP式中：R粒径分辨率，%；。计数器的观测标准偏差，pm；。p供应商提供的标准颗粒的标准偏差，pm；Xp校准颗粒粒径，pm。说明：V下限电压Vm中值粒径电压Vu上限电压X脉冲电压（或粒径通道）Y频度1聚苯乙烯乳胶颗粒（PSL）的脉冲分布2下限电压分辨

10、率3上限电压分辨率图4粒径分辨率4.5假计数率假计数率是指测量不含颗粒的液体时，计数器在最小可检测粒径处所测得的颗粒数量浓度（单位: 个/升），数据用95%置信上限的泊松分布进行统计处理（参见附录D）。4.6颗粒数量浓度的测量上限值因颗粒重合而引起的测量误差由液体流量、颗粒通过检测区所需时间和电信号处理时间决定，这些 值取决于计数器的设计。重合误差可由公式（3）计算得到。L(%) =1 exp( - q -1 - CmaJ x 100%(3)式中：L 重合误差，%；q 流量，cms ；t颗粒通过检测区所需时间与电信号处理时间之和，s ；Cmax颗粒数量浓度的最大值，个/cm3。4.7流量采样体

11、积（见4.9）除以采样时间（见4.8）得到流量，或用已校准的流量计进行测量。若计数器没 有采样单元，本条款不适用。4.8米样时I司采样时间指计数器测试一个样品的时间（从计数开始到计数结束）。采样时间误差是1减去样品采样时间t与仪器规定的采样时间t0的比值，即1-土。0应使用已校准的仪器来测量采样时间，检查采样时间误差是否满足3.8中的规定。若计数器没有采样单元，本条款不适用。若计数器配备了可测定流量的采样系统，本条款不适用。4.9采样体积可用天平称量纯水再转化成体积，或使用已校准的量筒测量采样体积。若计数器没有采样单元，本条款不适用。4.10校准在校准周期内（见3.10），校准项目应至少包括粒

12、径校准、粒径分辨率、计数效率和采样体积的不 确定度。若计数器没有流量控制单元，可以不提供采样流速的标准不确定度。附录A（资料性附录）粒径校准的不确定度评定A.1使用内置或外置脉冲高度分析器（PHA ）进行的粒径校准如图A.1,使用外置脉冲高度分析器（PHA）和电压表进行粒径校准，不确定度来源有下面四个因 素：聚苯乙烯乳胶球颗粒（PSL）；脉冲高度分析器（PHA）；电压表；一粒径设置电路的电压偏移。颗粒计数器颗粒粒径颗粒粒径电压电压图A.1使用外置设备（脉冲高度分析器PHA和电压表）校准粒径如图A.2，使用内置脉冲高度分析器（PHA）进行粒径校准，不确定度仅与聚苯乙烯乳胶球颗粒粒 径的不确定度有

13、关。尸颗粒计数器-一.、校准颗粒（PSL） 传感器粒径设置 计数和显示（颗粒粒径）（粒径、个数）颗粒粒径 颗粒粒径图A.2使用内置脉冲高度分析器（PHA）校准粒径A.2粒径校准的不确定度表A.1和A.2给出了一些粒径校准不确定度的示例。表A.1为使用外置PHA和电压表进行粒径校准的 合成标准不确定度的示例，表A.2为使用内置PHA的粒径校准的合成标准不确定度的示例。使用内置 PHA的合成标准不确定度会小于使用外置PHA的合成标准不确定度。A.1使用外置PHA进行粒径校准的相对不确定度示例名称标准不确定度/%聚苯乙烯乳胶球颗粒2.5脉冲高度分析器2.5电压表0.1偏移电压0.5校准曲线1.5合成标准不确定度3.9扩展不确定度（k=2）7.8注：校准曲线的标准不确定度就是粒径与电压阈值或内置PHA通道相关的不确 定度。A.2使用内置PHA进行粒径校准的相对不确定度示例名称标准不确定度/%聚苯乙烯乳胶球颗粒2.5校准曲线1.5合成校准不确定度2.9扩展不确定度（k=2）5.8注：校准曲线的标准不确定度就是粒径与电压阈值或内置PHA通道相关的不确 定度。附录B（资料性附录）计数效率计数效率的测试系统如图B. 1所示，样品是纯水中的校准颗粒，参比颗粒