顆粒廣泛存在於能源、化工、冶金、醫藥、環境、食品、材料、農業、軍事、生命等各學科領域和行業。據統計，約70%以上的工業產品與顆粒有關，其粒度範圍從納米到毫米。近年來發展迅速的3D打印，其關鍵技術就涉及到顆粒的粒度，環境中的PM2.5、納米材料等都屬顆粒範疇，甚至新冠病毒也是納米生物顆粒！顆粒的主要特性是它的粒度及其分布，對其測量是顆粒表征的重要方面。 《顆粒粒度測量技術及應用》是作者團隊多年從事顆粒粒度測量積累的知識與經驗總結，全面總結了各種顆粒測量理論、方法、技術和應用的研究成果。中等

●第1章 顆粒基本知識001
1.1 概述001
1.2 顆粒的幾何特性002
1.2.1 顆粒的形狀002
1.2.2 顆粒的比表面積003
1.2.3 顆粒的密度003
1.3 顆粒粒度及粒度分布004
1.3.1 單個顆粒的粒度004
1.3.2 顆粒群的粒徑分布006
1.3.3 顆粒群的平均粒度011
1.4 標準顆粒和顆粒測量標準013
1.4.1 標準顆粒013
1.4.2 顆粒測量標準017
1.5 顆粒測量中的樣品分散與制備017
1.5.1 顆粒分散方法017
1.5.2 顆粒樣品制備019
1.5.3 常見測量問題討論020
參考文獻022
第2章 光散射理論基礎023
2.1 衍射散射基本理論023
2.1.1 惠更斯-菲涅耳原理023
2.1.2 巴比涅原理025
2.1.3 衍射的分類026
2.1.4 夫瑯和費單縫衍射026
2.1.5 夫瑯和費圓孔衍射028
2.2 光散射基本理論030
2.2.1 光散射概述030
2.2.2 光散射基本知識032
2.2.3 經典Mie光散射理論035
2.2.4 Mie散射的德拜級數展開052
2.3 幾何光學對散射的描述056
2.3.1 概述056
2.3.2 幾何光學近似方法057
2.4 非平面波的散射理論064
2.4.1 廣義Mie理論064
2.4.2 波束因子的區域近似計算069
2.4.3 高斯波束照射070
2.4.4 角譜展開法071
參考文獻076
第3章 散射光能顆粒測量技術081
3.1 概述081
3.2 基於衍射理論的激光粒度儀084
3.2.1 衍射散射式激光粒度儀的基本原理084
3.2.光電探測器各環的光能分布086
3.2.3 衍射散射法的數據處理方法089
3.3 基於Mie散射理論的激光粒度儀093
3.3.1 基於Mie理論激光粒度儀的基本原理093
3.3.2 粒徑與光能變化關繫的反常現像096
3.4 影響激光粒度儀測量精度的幾個因素099
3.4.1 接收透鏡焦距的合理選擇099
3.4.2 被測試樣的濃度100
3.4.3 被測試樣軸向位置的影響102
3.4.4 被測試樣折射率的影響104
3.4.5 光電探測器對中不良的影響104
3.4.6 非球形顆粒的測量106
3.4.7 儀器的檢驗106
3.5 激光粒度儀測量下限的延伸106
3.5.1 倒置傅裡葉變換光學繫統108
3.5.2 雙鏡頭技術109
3.5.3 雙光源技術110
3.5.4 偏振光散射強度差（PIDS）技術111
3.5.5 全方位多角度技術112
3.5.6 激光粒度儀的測量上限114
3.5.7 國產激光粒度儀的新發展115
3.6 角散射顆粒測量技術120
3.6.1 角散射式顆粒計數器的工作原理121
3.6.2 角散射式顆粒計數器的散射光能與粒徑曲線122
3.6.3 角散射式顆粒計數器F-D曲線的討論124
3.6.4 角散射式顆粒計數器的測量區及其定義128
3.6.5 角散射式顆粒計數器的計數效率132
3.6.6 角散射式顆粒計數器的主要技術性能指標132
3.7 彩虹測量技術135
3.7.1 彩虹技術的原理136
3.7.2 彩虹法液滴測量137
3.8 干涉粒子成像技術141
3.8.1 干涉粒子成像技術介紹141
3.8.2 干涉粒子成像法顆粒測量142
3.9 數字全息技術及其應用144
3.9.1 數字全息技術介紹144
3.9.2 數字全息技術的應用146
參考文獻151
第4章 透射光能顆粒測量技術158
4.1 消光法158
4.1.1 概述158
4.1.2 消光法測量原理158
4.1.3 消光繫數160
4.1.4 消光法數據處理方法163
4.1.5 消光法顆粒濃度測量170
4.1.6 消光法粒徑測量範圍及影響測量精度的因素170
4.1.7 消光法顆粒測量裝置和儀器172
4.2 光脈動法顆粒測量技術174
4.2.1 光脈動法的基本原理175
4.2.2 光脈動法測量顆粒粒徑分布178
4.2.3 光脈動法測量的影響因素183
4.3 消光起伏頻譜法185
4.3.1 數學模型185
4.3.2 測量方法和測量原理188
4.3.3 消光起伏頻譜法的發展現狀197
參考文獻198
第5章 動態光散射法納米顆粒測量技術202
5.1 概述202
5.2 納米顆粒動態光散射測量基本原理204
5.2.1 動態光散射基本原理204
5.2.2 動態光散射納米顆粒粒度測量技術的基本概念和關繫式207
5.2.3 動態光散射納米顆粒測量典型裝置211
5.2.4 數據處理方法213
5.3 圖像動態光散射測量220
5.3.1 圖像動態光散射測量方法（IDLS）220
5.3.2 超快圖像動態光散射測量方法（UIDLS）222
5.3.3 偏振圖像動態光散射法測量非球形納米顆粒224
5.4 納米顆粒跟蹤測量法（PTA）229
5.5 高濃度納米顆粒測量231
參考文獻234
第6章 超聲法顆粒測量技術237
6.1 聲和超聲237
6.1.1 聲和超聲的產生237
6.1.2 超聲波特征量238
6.2 超聲法顆粒測量基本概念242
6.2.1 聲衰減、聲速及聲阻抗測量244
6.2.2 能量損失機理248
6.3 超聲法顆粒測量理論250
6.3.1 ECAH理論模型251
6.3.2 ECAH理論模型的拓展和簡化262
6.3.3 耦合相模型277
6.3.4 蒙特卡羅方法283
6.4 超聲法顆粒測量過程和應用288
6.4.1 顆粒粒徑及分布測量過程288
6.4.2 在線測量298
6.4.3 基於電聲學理論的Zeta電勢測量299
6.5 超聲法顆粒檢測技術注意事項300
6.6 總結301
參考文獻301
第7章 圖像法顆粒粒度測量技術304
7.1 圖像法概述304
7.2 成像繫統305
7.2.1 光學鏡頭305
7.2.2 圖像傳感器308
7.2.3 照明光源310
7.3 顯微鏡311
7.4 動態顆粒圖像測量317
7.5 顆粒圖像處理與分析318
7.5.1 圖像類型及轉換318
7.5.2 常用的幾種圖像處理方法320
7.5.3 顆粒圖像分析處理流程323
7.5.4 顆粒粒徑分析結果表示323
7.6 圖像法與光散射結合的顆粒測量技術327
7.6.1 側向散射成像法顆粒測量327
7.6.2 後向散射成像法顆粒測量330
7.6.3 多波段消光成像法顆粒測量331
7.7 彩色顆粒圖像的識別334
7.7.1 彩色圖像的色彩空間及變換334
7.7.2 彩色顆粒圖像的分割336
7.8 總結338
參考文獻339
第8章 反演算法341
8.1 反演問題的積分方程離散化341
8.2 約束算法343
8.2.1 顆粒粒徑求解的一般討論343
8.2.2 約束算法在光散射顆粒測量中的應用345
8.2.3 約束算法在超聲顆粒測量中的應用354
8.3 非約束算法362
8.3.1 非約束算法的一般討論362
8.3.2 Chahine算法及其改進365
8.3.3 投影算法367
8.3.4 松弛算法368
8.3.5 Chahine算法和松弛算法計算實例371
參考文獻372
第9章 電感應法（庫爾特法）和沉降法顆粒測量技術375
9.1 電感應法（庫爾特法）375
9.1.1 電感應法的基本原理376
9.1.2 儀器的配置與使用377
9.1.3 測量誤差380
9.1.4 小結383
9.2 沉降法384
9.2.1 顆粒在液體中沉降的Stokes公式384
9.2.2 顆粒達到最終沉降速度所需的時間386
9.2.3 臨界直徑及測量上限387
9.2.4 布朗運動及測量下限388
9.2.5 Stokes公式的其它影響因素389
9.2.6 測量方法及儀器類型391
9.2.7 沉降天平394
9.2.8 光透沉降法396
參考文獻399
第10章 工業應用及在線測量401
10.1 噴霧液滴在線測量401
10.1.1 激光前向散射法測量402
10.1.2 消光起伏頻譜法測量404
10.1.3 圖像法測量405
10.1.4 彩虹法測量406
10.1.5 其它散射法測量408
10.2 乳濁液中液體顆粒大小的測量410
10.3 汽輪機濕蒸汽在線測量411
10.4 煙氣輪機入口顆粒在線測量414
10.5 煙霧在線測量探針415
10.6 動態圖像法測量快速流動顆粒417
10.7 粉體顆粒粒度、濃度和速度在線測量419
10.7.1 電廠氣力輸送煤粉粒徑、濃度和速度在線測量419
10.7.2 水泥在線測量421
10.8 超細顆粒折射率測量423
10.9 超聲測量高濃度水煤漿424
10.10 結晶過程顆粒超聲在線測量425
10.11 含氣泡氣液兩相流超聲測量426
10.12 排放和環境顆粒測量428
10.12.1 PM2.5測量428
10.12.2 圖像後向散射法無組織排放煙塵濃度遙測430
10.12.3 圖像側向散射法餐飲油煙排放監測432
10.13 圖像動態光散射測量納米顆粒435
10.13.1 納米顆粒合成制備過程原位在線測量435
10.13.2 非球形納米顆粒形貌擬球形度Ω測量438
10.13.3 納米氣泡測量439
參考文獻440
附錄443
附錄1 國內外主要顆粒儀器生產廠商443
附錄2 顆粒表征國家標準和國際標準445
附錄3 國內外標準顆粒主要生產廠商453
附錄4 液體的黏度和折射率455
附錄5 固體化合物的折射率458
附錄6 分散劑類別473

本書是作者所在團隊多年來科研成果的總結，反映和代表了我國目前顆粒粒度測量技術的水平。圖書分為四部分。第一部分介紹了顆粒粒度的基本知識；第二部分繫統介紹了光散射理論、超聲散射理論和圖像處理理論等，以及基於上述理論發展的各種顆粒測量技術，其粒度測量範圍覆蓋了在科學研究及各領域和行業應用涉及的從納米到毫米粒度範圍；第三部分介紹了顆粒粒度測量儀器和應用，並引入其它顆粒測量技術作為補充；第四部分為作者多年來收集的大量物質的折射率和其它物性參數，以及國際和國內有關顆粒測量的標準等資料。本書適合從事顆粒科學研究與應用的科研人員和工程技術人員參考，也可作為高等學校相關學科教師和研究生的教材或參考書。

蔡小舒 等 著