圓盤(pán)離心機(jī)能夠根據(jù)顆粒的大小和密度進(jìn)行分離，是高分辨率粒度測(cè)量的理想方法。圓盤(pán)式離心沉降粒度儀（BI-DCP）使用可見(jiàn)光來(lái)檢測(cè)顆粒。使用圓盤(pán)離心機(jī)時(shí)，需要選擇合適的旋轉(zhuǎn)流體和圓盤(pán)速度，以便在特定的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)達(dá)到所需的分離效果。

工作原理：圓盤(pán)式離心沉降粒度儀（BI-DCP）

顆粒會(huì)散射光，部分顆粒還會(huì)吸收光。DCP 使用一束 LED 光，下列關(guān)系式描述了其基本原理。該分析基于光散射的一種簡(jiǎn)化形式，即濁度。靜態(tài)和動(dòng)態(tài)光散射通過(guò)量化散射光來(lái)計(jì)算粒徑，而濁度只需要能夠測(cè)量由于 散射和/或吸收而損失的光，本質(zhì)上是通過(guò)透射率的降低來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

• I_t=I₀ exp (-Q_ext * C * L)  其中I₀ 為入射光強(qiáng)度，I_t 為透射光強(qiáng)度
• Q_ext = 消光效率 = f(d_p, n_p/n_f, λ)    
• c = 質(zhì)量濃度
• L = 光程（圓盤(pán)中旋轉(zhuǎn)液的寬度）
• 光或者被吸收或者被散射，這兩者的總和被稱為消光。
• 消光是粒徑的強(qiáng)函數(shù)。當(dāng) d_p ≤ 5μm 時(shí)，需要進(jìn)行顯著的光學(xué)校正
• 對(duì)于高密度材料（如金屬氧化物），該方法靈敏度高但定量性較差，因?yàn)樵谶@種情況下 Q_ext 不易準(zhǔn)確計(jì)算。

計(jì)算顆粒直徑的關(guān)鍵方程式為：

注意，時(shí)間與粒徑的平方成反比。

其中：

t = 時(shí)間

?_L = 液體粘度

R_D = 檢測(cè)器到圓盤(pán)中心的距離

R_I = 液面到圓盤(pán)中心的距離

ρ_p = 顆粒密度

ρ_L = 液體密度

BI-DCP 獲得的最終粒徑分布取決于流體動(dòng)力學(xué)，因?yàn)檫@決定了粒子帶到達(dá)檢測(cè)器所需的時(shí)間。在考慮具有復(fù)雜折射率的材料（如金屬和金屬氧化物顆粒）時(shí)，光學(xué)校正變得更加困難。這類樣品更適合采用 X 射線檢測(cè)。原子質(zhì)量較高的納米材料往往具有更高的密度，因此沉降速度更快。金屬和金屬氧化物顆粒通常如此。

參考文獻(xiàn)：:

• Weiner, Bruce B., “Let There Be Light: Characterizing Physical Properties of Colloids, Nanoparticles & Proteins Using Light Scattering”, Chapter VII: Sedimentation & Centrifugation. Amazon, May 2019.
• Hodoroaba VD., Unger W., Shard A., “Characterization of Nanoparticles: Measurement Processes for Nanoparticles. Elsevier, Oct 2019.