越來越多的事實證明，分析的誤差主要來自于樣品前處理。固體樣品的取樣和制樣技術，對于整個分析實驗結果有著相當大的影響，本文將從不同的應用領域出發，談一談研磨粉碎儀器的選型要點和注意事項，希望能對您的實驗工作有幫助，如有不全之處，請指正。

        為什么要重視取制樣技術？為什么需要專業的粉碎儀來代替手工操作？那是因為，隨著分析手段的不斷提高和發展，分析儀器的靈敏度越來越高，檢出限越來越低，分析用的樣品量只有幾克甚至幾十毫克或更少，這就對制樣的均勻性和代表性提出了更大的要求，理論而言，樣品顆粒越小，它的均勻性和代表性就越佳；其次，手工制樣非常勞累和低效，尤其是對于某些樣品，如高硬度的合金礦石或熱敏性的材料，根本不可能用手工的方式將其粉碎至粉末狀；再者，取制樣過程理應避免引入待測元素或雜質污染，這也要求您需要使用一臺專業的粉碎研磨儀器。

        粉碎的原理對于不同性質的樣品各不相同，如對于硬性樣品的粉碎，一般采用擠壓、碰撞、摩擦或顆粒間的作用力；如對于軟性樣品，通常采用切割或剪切的方法。

        所以首先要了解樣品的軟硬性質，來選擇合適原理的粉碎機，例如對于軟性或彈性樣品，就不適合用擠壓原理的粉碎機來粉碎。這里所謂的軟硬程度并非是指“手感”。您可以用一個的簡單方法來選擇，如果您的樣品適合用剪刀剪開，那么這類樣品屬于粉碎中的軟性樣品，比如塑料、橡膠、紡織品；如果您的樣品適合用錘子砸碎，那么這類樣品屬于粉碎中的硬性樣品，比如玻璃、陶瓷、礦石。當然，隨著技術的發展，許多粉碎機也不是選用單一的粉碎原理，往往采用2-3種粉碎原理組合使用，這樣也進一步擴大了儀器的適用范圍，比如振動盤式研磨儀，這是一種非常適合于光譜分析（尤其是XRF）前樣品制備的儀器，往往可在非常短的時間內（如2-3min）將樣品研磨至200目（75um），它的粉碎原理不但有擠壓力，也有摩擦力，非常適合于硬性樣品如礦石類樣品的制備；又如超離心研磨儀，顆粒下落時不但被高速旋轉的轉刀和環篩進行切割，而且同時也被轉刀棱撞擊，因此它不但適用于軟性樣品如中藥、木材等，也適合于飼料、煤、土壤等中硬性樣品。下表是一些常用實驗室粉碎機的粉碎原理和適用范圍。

        確認好粉碎機的類型之后，選擇合適的研磨配件至關重要，儀器的成本往往和選購何種材質的研磨配件有關，同一款型號儀器選配不同的研磨附件，價格可能相差2-3倍。最常見的研磨材質有不銹鋼、硬質鋼、純鈦、瑪瑙、氧化鋯和碳化鎢等，不銹鋼或硬質鋼由于密度較大，因此可以產生較大的粉碎能量，價格比較低，適合于一般的粉碎應用。純鈦、瑪瑙、氧化鋯及碳化鎢材質通常被認為可以防止引入重金屬污染（主要是Fe和Cr），非常適合后續分析為AAS、ICP或XRF等光譜分析的樣品前處理。選擇研磨配件的判斷是基于材料的硬度和耐磨性、成本及可能引入的雜質。對于地質冶金類的應用，我們建議用碳化鎢研磨罐，因為碳化鎢硬度高、密度大且不會引入鐵或鉻的污染！這類用戶過去往往習慣用瑪瑙罐，雖然無金屬雜質污染，但瑪瑙的硬度和密度都不適合粉碎如合金礦之類的樣品，反而它對于土壤樣品的研磨會是一個比較好的選擇。下圖是不同硬度單位的硬度對照表，原則上您待處理樣品的硬度應小于選用的研磨配件的樣品硬度。

        對于一些較難處理的樣品或應用，如熱敏性樣品或生物領域的應用，需要一些特殊的前處理辦法――低溫粉碎技術。液氮是一種最常見的低溫研磨助劑，因為樣品在液氮中會變成象玻璃一樣的脆，從而使粉碎過程變的更容易，這類樣品如塑料、橡膠如在常溫下進行粉碎，則會因發熱而軟化，無法研磨至粉末狀，對于生物樣品，如不采用低溫粉碎技術，則容易破壞其活性。通常可以采用液氮對樣品進行預冷，即將樣品或盛放樣品的研磨罐置于液氮中冷卻，等溫度平衡之后再用儀器進行粉碎，現在又出現了全自動冷凍研磨儀，它讓樣品始終處在液氮下進行粉碎，保證了樣品不會變性，并且可以進行循環粉碎，儀器的預冷和液氮的添加完全由程序自動控制，操作更安全，更方便。

基于上述所說的大原則，如何選擇一臺合適自己應用的粉碎機呢？步驟如下：
1. 明確所處理的樣品名稱和性質―――屬于軟性樣品范疇還是硬性樣品范疇？屬于需低溫粉碎范疇還是含水含油類樣品范疇？
2. 設定粉碎后的目標尺寸―――對于理化分析而言，合適的出樣尺寸如下：
微波消解：500um以下
索式提取：500um以下
紅外光譜：150um以下
X熒光光譜：100um以下
3. 選擇合適的研磨配件―――如后續分析為AAS或ICP的，建議用碳化鎢研磨罐或鈦制轉刀等，需用液氮低溫粉碎的，建議用不銹鋼研磨罐。
4. 明確單次粉碎的處理量―――事實上，對于理化分析的樣品制備，十克或幾十克的樣品已經足夠了，一般樣品的處理量是所選擇的研磨罐體積的1/3左右，即樣品質量＝研磨罐體積x1/3x樣品密度。

同時，您更需要注意以下幾點：
1. 粉碎研磨事實上沒有想象當中來的容易，它一般包含了初級粉碎和精細研磨兩個步驟，初級粉碎是指將進樣尺寸為幾十毫米的樣品制備成幾毫米尺寸，精細研磨是指將幾毫米的樣品制備成符合理化分析要求的尺寸，嚴格意思上而言，通常的取制樣技術需要兩臺以上儀器來完成整個過程，比如對于礦石類樣品，采用顎式破碎儀和振動盤式研磨儀的組合可以將塊狀樣品制備到200目以下；比如重型切割粉碎儀和超離心研磨儀的組合就非常適合于大多數軟性、韌性、纖維質樣品如塑料、皮革、紡織品、中藥等樣品的制備。
2. 出樣尺寸并非越細越好，而是夠細就行。研磨的越細，需要的能量更大，時間更長，事實上有些理化分析只要求將樣品粉碎即可，所以您可以將儀器的出樣尺寸作為衡量儀器性能的指標之一，但千萬不可盲目看重目錄上的參數而忽略實際的應用要求，所謂“過猶不及”。
3. 粉碎機有國產品牌和進口品牌，除了比較兩者的出樣尺寸之外，更重要的是比較兩者的工作效率、操作舒適性及使用范圍，對于普通的樣品而言，國產粉碎機也能滿足應用，但其粉碎效率，如粉碎時間、樣品通過率或許不佳，另外在儀器的外觀和操控性上不如進口產品，研磨時也會引入雜質污染，進口粉碎機在制作工藝上、研磨配件的選擇面上及應用領域上均具備一定的優勢。
4. 儀器的清洗和防交叉污染。粉碎機的清潔一直是用戶關注的主要問題之一，用戶當然不希望在粉碎時有樣品之間的交叉污染，解決這一問題主要基于儀器的設計和應用技巧，目前這方面應該說國產儀器還有比較大的缺陷。但從另一個角度而言，儀器的清潔也是樣品制備的一個環節之一，操作者也不能太想當然。有一個經驗是樣品越干燥越好研磨，否則樣品潮濕的話，則會對清潔帶來較大的麻煩。
5. 沒有萬能粉碎機！事實上商品化的儀器中是確有叫“萬能粉碎機”的，事實上也可以明確的告訴所有用戶并沒有“萬能粉碎機”。操作者理想之中的粉碎機可能是：一臺儀器，既可以粉碎礦石，也能粉碎塑料，又能做低溫研磨，可以一次將大塊狀樣品研磨至100um以下，處理量可大可小，而且清潔容易，無交叉污染，售價低。可惜的是，目前尚沒有這樣的儀器，也許今后會有，也許這也將是所有生產廠家的努力方向。

        粉碎是一門藝術，粉碎機的選購其實也不是只字片語可以描繪的清，本文旨在拋磚引玉，目的是引起廣大實驗工作者對于固體樣品前處理，尤其是取制樣技術的重視，選用專業的粉碎儀器必將讓您的實驗工作事半功倍！