第十三届中国颗粒大会“颗粒特性与测试”分会场成功举办，聚焦颗粒测试新技术、新应用，涵盖光散射理论、激光散斑、深度学习等前沿技术，展示颗粒测试领域的最新进展。
2024年10月26-28日，第十三届中国颗粒大会（CCPT13）在苏州盛大召开，吸引2300余位颗粒学领域专家学者、企业代表出席。会议期间，共设立了34个分会场，其中，仪器信息网对“第 22 分会场：颗粒特性与测试”进行了追踪报道。该分会场由中国颗粒学会颗粒测试专业委员会（以下简称“颗粒测试专委会”）、北京粉体技术协会组织，涵盖了32篇主题报告和大会报告。
他指出，近年来，随着人工智能、大数据、物联网、区块链等新一代信息技术的快速的提升，颗粒测试领域也迎来了技术的革新。本次会议收到的交流论文中，有许多对经典的光散射理论的深入研究和拓展，以及新光源新模式的创新。此外，颗粒测试技术的应用领域也在持续拓宽，深度学习被引入激光粒度与数据反演算法的研究中，基于激光散斑的粒度测量技术与高分辨率计算成像技术也为图像测量法带来了新突破。明年颗粒测试专委会成立40周年，计划编纂颗粒测试40周年专辑，并诚挚邀请与会者为此贡献宝贵建议。
沈建琪教授主要介绍了光散射理论及其数值计算的发展（从洛仑兹米理论到广义洛仑兹米理论）及其应用情况。目前市面上的激光粒度仪都是基于洛仑兹米理论，适用于描述平行光照射下颗粒的散射现象。除了前向散射外，洛仑兹米理论的德拜级数展开还应用于彩虹散射、粒子干涉图像法等颗粒测试技术，也可用来解释前向散射中的反常衍射现象。针对多层颗粒的洛仑兹米理论通过共振散射有望应用于颗粒内层特征参数的测试。自上世纪80年代起，法国鲁昂大学的Gouesbet等人将洛仑兹米理论扩展到适用于结构光束（如He-Ne激光器发出的高斯光束、半导体发出的椭圆高斯光束等）照射下颗粒的散射，发展了正交法、局域近似法、有限级数法等数值计算方式，形成了广义洛仑兹米理论。该理论除了在光子计数、时间飞行法等颗粒测试技术中得到应用外，还在光镊、微粒操控和输运、超分辨成像、高密度信息储存等领域得到应用。
报告题目：《PIFormer：基于Transformer和UNet网络结构的颗粒粒径反演算法研究》
激光粒度仪的传统粒度反演方法有分布参数限定法和独立模式（无模式）算法。分布函数限定法结果与实际差别较大，不能求解多峰；分布独立模式算法虽可求解多峰分布，但对噪声比较敏感，有时会出现实际上并不存在的分布，或由于注重数据平滑而与实际分布差别较大。田庆国在报告中基于Transformer模块和Unet架构设计了一种激光粒度反演深度学习网络模型-PIFormer；提出了两种数据集构建方法：特征参数抛物线形离散化单峰分布数据集构建方法和特征参数自由组合式混合分布数据集构建方法；并对PIFormer网络模型进行训练、测试以及实测实验，表明该模型具有非常好的学习能力和较强的抗噪能力。
光镊是一种利用光来操控微小物体的技术。单一光束或特殊光场对微粒捕获、旋转等，一般一次只操控单个或几个粒子捕获少量颗粒，面临静态光场模式单一，难以实现群体颗粒的分离，分离颗粒粒径差异大，实验装置复杂等问题。刘冬梅教授团队在光场调控技术的辅助下，设计了动态余弦光场、组合光场以及抗干扰光场实现对多个高折射率微粒的操控；设计了一种带开口的涡旋光，交替使用涡旋光和开口涡旋光在油溶液中实现了对不同粒径硅小球的精确收集和释放，该研究有望用于生物医学方面实现细胞的靶向治疗。
在制药工业中，将湿粉末干燥是一个重要流程。在干燥过程中，由于搅拌和加热作用，粉末有极大几率会出现结块或碎裂导致颗粒度的不均匀性，进而影响后续加工的流程以及最终产品在人体内的药代动力学。所以，实时观测干燥过程中药粉的颗粒度分布很重要。而现行检测的新方法工序多、速度慢、工人经验无法量化传递。张启航在报告中提出了散射表面颗粒度与散斑自相关的定量关系，开发了自相关物理学习器算法，将正问题与反问题协同优化，基于物理模型赋予神经网络更高的可解释性，发明了首个非侵入式颗粒度线上监控技术，实现颗粒度的快速在线无损检测，并成功应用于制药行业。
纳米粒度仪具有动态光散射和静态光散射测试能力。动态光散射技术能有效检测约1纳米至1000纳米粒径范围内的颗粒体系，具有测试速度快、范围宽、重复性及准确性好等特点，得到普遍应用。流动模式则是一种高分辨率的粒径和分子量检测模式，适用于与分离前端连接使用，检测每一个被分离的流出组分的散射光信号，计算其尺寸或者分子量信息，结合接收到的示差折光检测器或者紫外检测器得到的浓度信号，从而得到高分辨率的不依赖于计算模型的粒径和分子量分布。
报告题目：《国标GB/T 41949-2022激光粒度分析仪技术方面的要求主要条文解读》
2023年7月开始执行的《GB/T 41949-2022 颗粒激光粒度仪技术方面的要求》（以下简称“新标准”）根据中国市场激光粒度仪的研发、制造及应用经验，总结了中国颗粒学会颗粒测试专委会多年颗粒测试比对的经验，也参照了13320标准，对激光粒度仪的各项性能指标作出了更加明确的规定，同时给出了这些指标的可操作的实验验证方法。这些指标包括对输出报告的要求、测量下限的定义及验证方法、累积粒径适合使用的范围的限制、把体积分布转换成数量分布的问题、重复性、准确性和分辨力的定义及验证。新标准同时也规定了激光粒度仪作为商品的型式要求。
当前，颗粒测试正向着更高精度、更可控、多参量的在线测量技术方向发展。谢尚然在报告中介绍了一种基于空芯光纤的单颗粒动态测量新方法，由纤芯光场提供颗粒运动控制所需的光学力，形成单颗粒表征通道，同时采集颗粒导流过程中的消光信号和运动速度，建立颗粒运动速度与粒径、折射率参量的关系，实现粒径和折射率的有效解耦。该测量技术具有信息量大、灵敏度较高、重复精度高、系统寿命长等优势，可实现微米-亚微米颗粒数浓度、粒径、折射率实时测量，显著拓展激光粒度测量系统的功能，有望应用于亚微米气溶胶在线测量、纳米颗粒分离快检、微塑料筛选、单细菌鉴定等。
库尔特原理作为粒度测量与颗粒计数的一项高分辨率技术，擅长于对极低浓度样品中的颗粒进行精确计数与测量。许人良在报告中系统介绍了电阻脉冲感应（RPS）纳米库尔特计数器的原理、特点及应用等。RPS技术利用颗粒穿越电流通道时引发的电流或电压变化来精确感知颗粒尺寸，其小孔通道借助先进的微电子元件制造工艺直接在芯片上成型，粒径测量范围在数十纳米至数微米。相较于动态光散射及颗粒追踪法相，RPS具有高分辨率、高灵敏度的优点，大多数都用在生物与医学研究，可以一起进行计数、粒径和zeta电位测量，具有无与伦比的分辨率的单颗粒检测。展望未来，RPS技术的应用前景广阔，尤其是在非生理盐水介质环境、非球形与非“固体”标准样品分析，以及纳米材料研究领域，仍需进一步探索与拓展，以充分的发挥其技术优势，推动相关科研与工业领域的发展。
稀疏颗粒流动现象广泛存在于能源化工、航空航天、生物医药等诸多领域，其粒度、粒形、位置、速度、浓度等关键参数的无干扰同步测试对新型装置研发、工业过程优化、产品质量控制和生命健康保障等具备极其重大意义。无论是开放还是有限空间，在线、多参数同步测量依然存在困难。周骛教授在报告中提出了一种高斯卷积模糊颗粒图像特征信号无量纲分析方法，并形成了单镜头双相机离焦成像颗粒三维在线测量新技术，形成了免标定的重叠、非规则颗粒群多参数在线测量方法，突破了常用颗粒群粒径测量技术如激光粒度仪和多普勒测速仪等难以获得颗粒数密度的局限性。
《动态光散射测量操作指南》为国际标准化组织（ISO）制定的技术报告，该技术报告为使用动态光散射测量纳米颗粒粒度提供了实际指导，着重于获得高质量的测量结果所需的操作步骤。使用动态光散射法测量纳米颗粒粒度时，首先应检查散射光信号和光强自相关函数是不是满足要求。为了检查结果是否受到高浓度效应的影响，需要对样品进行多次稀释和测量，如果测量的颗粒粒径有变化，表明存在多重散射，应使用最低浓度下的测量结果。若样品不能稀释，则使用背散射法测量高浓度样品粒度。建议使用者遵循动态光散射测量操作指南提供的操作步骤，以获得高质量的测量结果。
气溶胶是指悬浮在气体介质中的固体或者液体粒子，广泛存在于各种各样的环境，包括自然界中土壤扬尘中的颗粒物、大气云粒子、海水飞沫形成的盐粒子等，以及人工生产中的机械粉尘、电厂化工厂的烟雾、锅炉内燃机尾气、可吸入气溶胶等。近些年，大气科学、空气环境、纳米科技、能源、化工制造和药品生产给药等领域对气溶胶表征的需求日渐增长。而光学作为一种非侵入、原位、快速的表征手段，也进入气溶胶科学的研究视野。光散射法可以探索纳米级不易观察到的颗粒物到毫米级大颗粒，能够实时表征构成气溶胶颗粒的粒径、形态和浓度。同时通过测量数据可以反推这些颗粒在动力学上的运动、聚集和消散等动力学问题。
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