采用激光衍射分析多峰样品
激光衍射测量悬浮颗粒的散射强度，与散射角、光波长和光极化成函数关系。然后使用数学方法从原始强度数据中获取颗粒大小分布信息。仪器的尺寸范围、灵敏度和分辨率取决于其硬件设计、装配质量和软件算法。当然，要取得好的实验结果，正确的操作和样品制备也是非常重要的。在此过程中，数据分析算法对从原始数据获得高分辨率和准确的颗粒大小分布结果起着至关重要的作用。为了证明激光衍射仪器的性能，人们通常使用标记良好的窄分布球体的混合物，因为对于这些样品，操作者的人为影响和环境影响通常很小。此类样本通常称为多峰样本。然而，大多数真实的工业或研究样本甚至无法接近这些狭窄的分布。它们通常具有窄的单个峰或具有一个或多个峰的宽峰。此外，样品的分布和峰数往往不为人所知。因此，一个好的算法不能假定样品的任何分布或峰数，仍然能够获得高分辨率的准确结果。当一个算法不能应用于广泛的样本，以获得良好和准确的结果，添加一些限制可能有助于数学计算过程和改善结果。典型的限制是为每个峰值输入允许的峰数和分布宽度，因此输出将是满足限制的结果。如果样本符合算法中使用的限制要求，则可能会获得更好的结果（也可能不） 。否则，将产生非真实或有偏见的结果。
不同拟合模式的示例
让我们来看一个示例，使用和不使用这种限制。激光衍射仪器为分析模式选择提供了三个选项：
- A：单峰模式 —— 这是单峰样品的特殊分析过程
- B： 多窄峰模式 —— 这是单峰模式过程的扩展，经过优化，可解决混合两个或多个单分散材料产生的两个或多个单分散材料
- C： 通用 —— 建议的分析模式，除非测量的是单峰样品，否则应始终使用该模式
使用的样品由聚苯乙烯微球的三峰混合物组成，颗粒尺寸为 0.15μm、1.0μm 和 2.0μm，来自信誉良好的供应商。选择上述三种模式来分析样本中的相同数据集。然后得到完全不同的结果（图1）。
Figure 1: Overlay of the trimodal sample from different analysis modes
从数字中可以明显发现，为了获得颗粒大小分布，需要了解有关材料的某些信息。否则，要确定哪个结果是正确的，对于技术人员来说将是一项艰巨的工作。在这种情况下，如果选择多峰模式以外的模式，则将获得低分辨率结果。但对于未知样品，必须进行其他分析以确定样品模式，然后才能使用该仪器对样品进行分析。
但是，如果硬件缺乏在一定范围内测量颗粒的能力，或者算法设计和调谐不当，即使具有正确的限制，仍然会产生不正确或低分辨率的结果。例如，当使用来自同一供应商的另一个亚微米三峰样品（模态尺寸 81nm、200nm 和 500nm）并选择多峰模式分析样本时，仅获得低分辨率双峰结果（图 2，低分辨率）。
Figure 2: Trimodal results from two instruments of different brands
另一种来自不同制造商的仪器使用专利的偏振光散射技术 （PIDS）能够实现高分辨率。该技术允许分析样品，而无需做出任何假设，也无需对范围狭窄的样本分布施加任何限制。这种受专利保护的 PIDS 技术使 激光衍射仪能够对多峰样品进行分析，最小粒径小至 81nm，而无需选择峰数量模式（图 2，高分辨率）。同时证明，该 PIDS 仪器具有比第一台仪器更好的算法，可提供高分辨率的结果。从本质上讲，它测量需要被测量的参数，而无需作出假设或推断结果在亚微米范围内。
结论
对于具有事先了解或推定的激光衍射仪器测量任何样品，重要的是正确设计仪器，以便即使在亚微米范围内也能灵敏地测量散射强度角变化，巧妙、彻底地拟合算法，为用户提供功能性软件。在少数情况下，某些限制可以在算法中应用，但对于应用此类限制的大多数实际示例将不适用。因此，必须在无需任何峰形模式选择的情况下，给出仪器性能的准确度和分辨率。
