了解干粉颗粒粒度大小及其分布在许应用中都很重要，它与很多材料的基本属性有密切联系，比如加工流动性或者沉积能力。
为准确测量干粉颗粒的粒度大小，干粉分散器必须能够克服颗粒间的作用力，使得各种材料在空气中很好地分散。这些材料包括从易碎材料到坚硬材料，以及从可自由流动材料到粘性极高的材料。
使颗粒结合在一起的颗粒间力包括范德华力、静电力和液桥力。 当颗粒尺寸变得很小时，这些力的相对强度增大，因此较小的颗粒对分散来说具有更大挑战。
要克服这些颗粒间力并分散干粉主要有三种机理 （a）剪应力引起的速度梯度；（b）颗粒与颗粒之间的碰撞；（c）颗粒与壁的碰撞，图3按照作用力增大的顺序显示了这些机理。 每一种机理对不同分散器的重要性将取决于分散器的几何形状、样品流速（或压降）和材料类型。 当然对于任何样品,由于干粉分散的自身机理原因，干粉分散都是在有效分散与破坏初始颗粒的风险之间建立良好的平衡。
Aero S干法分散器采用模块化设计，可针对不同材料优化分散器的配置。 这种优化涉及可调节材料流量的不同托盘设计，可控制样品进料的可调料斗（图2），以及一系列文丘里管，适于分散各种易碎、坚硬和粘性材料。 所有这些模块化的组件均由软件自动识别，使得仪器始终可对每个样品的设置进行记录并可将其锁定在标准作业程序（SOP）中。
Aero S的模块化设计可根据不同的分散机理从而选择不同几何形状的文丘里管。
通过这些不同特性的粉体分散情况来评估不同几何形状的性能，从而选择分散器的设计。 散装粉特性是通过剪切试验来评定，将材料分类成不流动、很粘、粘性和自由流动等类型。
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一般对特定材料所达到的分散效率通过比较干法分散的测量结果与良好湿法分散测量的结果进行评估。 由于湿法通常可使用较高的能量进行分散（由于加入表面活性剂、添加剂和超声波），同时不会像干法机理那样有破坏性，因此将其视为参考方法。 将两种粒径分布之间的重叠程度定义为分散效率，100%为完全一致的完美分散 之后将介绍两款用在Aero S的分散装置，它们在分散各类干粉物质中表现出极高的效率。 干粉分散的基础研究在参考文章中有详细介绍[1]。
可与Aero S一同使用的两种分散装置分别为标准文丘里管和高能量文丘里管。
标准文丘里管无需使用破坏性的分散机制便可实现有效分散。 标准文丘里管没有冲击面，因此利用速度梯度和颗粒与颗粒的碰撞 来实现颗粒分散的。 图4（a）通过的路径示意图。 样品从样品托盘中落入漏斗，用于分散颗粒的压缩空气以直角进入。 然后颗粒加速通过文丘里管，分散的样品直接穿过测量区。 由于没有管壁的冲击面，减少了对颗粒的破坏，因此非常适合于测试脆弱易碎的样品。
在高能量文丘里管中，颗粒被带入气流中，并以与标准文丘里管相同的方式加速。 然后颗粒经过一个由90度的弯道所构成的冲击区。 此冲击区通过颗粒与管壁的碰撞提供更高能量的分散，因此高能量文丘里管非常适合分散坚硬或者粘度较高的颗粒。
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运用不同的分散机理，选择不同的文丘里管，从而可以实现对各种脆性粘性材料的分散，进一步扩大了干法分散的适用范围。
颗粒在文丘里管所达到的分散程度主要取决于使用的空气压力。 因此，要评估材料的分散，需要在一系列压力范围内对粒径分布进行测量（这被称为压力滴定）。 图 5 显示了使用标准文丘里管对奶粉样品进行压力滴定的结果。 一般情况下通过增大压力可观察到粒径的减小。 然而，这种粒径的减小可以看成两个过程的结果；首先是在样品内团聚体的分散，其次是原始颗粒的破碎。 因此有必要确定测量样品的适当压力以实现分散，但不要破坏原始颗粒。 在一系列压力范围内，对干法结果（使用标准文丘里管）与湿法分散结果（超声分散）进行的比较，如图 6 所示。 这些结果显示，在低压下（0.1巴和0.5 巴），颗粒中仍存在团聚，表明还未达到充分分散。 在较高压力时（3 巴），湿法和干法结果具有良好的一致性，说明样品被完全分散。
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使用高能量文丘里管同样对该奶粉样品进行了压力滴定（图7）。
结果显示，对于给定的压力，由于管壁冲击造成的额外分散，使得高能量文丘里管测量结果偏小（与标准文丘里管相比）。 再次将湿法与干法结果进行对比评估分散状态，以确定在哪个压力下进行分散而不破坏颗粒。 图8显示了高能量文丘里管在1巴、3巴和4巴时干法结果和湿法结果的比较。 结果显示在低压1巴时，湿法与干法结果之间非常一致。 然而，在较高压力3巴和4巴时，干法结果小于湿法结果，表明原始颗粒在较高压力时已被破坏。 从上可以看出，两种文丘里管，使用不同的分散机制，均可分散奶粉样品（尽管在不同的压力下），但哪一种才是比较合适该样品的呢？ 图10中将两种文丘里管上的压力滴定（DV50）和湿法结果的DV50进行比较。 结果发现，使用高能量文丘里管在1巴时和使用标准文丘里管在3巴和4巴之间时都可以达到相同的分散状态。 在干法与湿法结果达到一致时，压力范围可用于确定哪种文丘里管最合适。 在高能量文丘里管上，1巴左右时粒径会急剧减小，而在标准文丘里管上，粒径和压力之间的关系在3巴和4巴之间时更加稳定。 因此，对于这种相对易碎的材料，标准文丘里管可在一系列压力范围内提供更为稳定的分散。
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在MS 3000上干法测量范围从0.1μm一直到3500μm。 这种扩展的动态范围是分析咖啡样品的基本要求，而粒径会影响味道和冲泡速度。 图9显示了三个等级咖啡（过滤、顺滑和浓咖啡）的粒径分布，从结果可以看出其粒径分布从10μm一直到3500μm。
干法分散在测量较大或多分散材料方面具有优势。 随着粒径的增大，所需的样品量也会增加，以获得具有代表性的样品。 在干法衍射测量中，由于样品是在适当的浓度下被逐步震落通过测量区，因此可对更大量的样品进行测量。 要测量更大量的样品，测量持续时间也要增加。
在动态范围的另一端，由于颗粒间的力随着粒径的减小而增大，使材料变得更难分散。
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图11显示了在Aero S上测量的颜料样品粒径分布。 由于此样品非常粘，使用高能量文丘里管在4巴下才能将其分散。 分散的重现性已通过测量相同批次中的几个子样品进行了测试，结果如图12所示。 结果显示超过10次重复测量的相对标准偏差在ISO重现性标准范围内 [2] ，表明Aero S可对这种粘性材料进行可重现的分散。
Mastersizer 3000较宽的动态测量范围以及Aero S的模块化设计为干法激光衍射测量开辟了更为广泛的适用材料范围。
样品托盘分类和高度可调料斗使得可对自由流动与粘性材料的进样流速进行控制。
同时选用标准或高能量文丘里管优化样品分散，为易碎或坚硬、可自由流动或粘性材料提供了解决方案。
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[1] Investigating the Dispersion of Dry Powders. MRK1654-01
[2] ISO 13320:2009 粒径分析 – 激光衍射法
