气体置换法可准确的测量材料的体积，使用惰性气体如氦气、氮气作为置换介质。首先，将样品密封在已知体积的样品仓内，适当的惰性气体填充到样品仓，然后扩散到已知体积的扩展仓内。通过气体扩散前后的压力就可计算出样品的体积。氦气可迅速填充直径小至几埃米的孔内，仅仅是固体骨架的体积，才会影响气体的置换体积，用样品质量除以该体积就可得到密度。

AccuPyc II

气体置换比重瓶测定系统

可执行出色的密度测量
采用高热质量设计，可提高测量的稳定性
外壳可自行对准，可简化操作并保证精度

气体置换比重瓶法

工作原理

这种技术使用气体置换法来准确地测量体积。氦气或氮气等惰性气体用作置换介质。将样品密封在体积已知的仪器样品室内，将适当的惰性气体注入其中，然后再将惰性气体扩散到另一个的内部体积内。

惰性气体流入样品室 – 阀门 a 打开然后关闭
达到平衡
气体流入另一室进行体积测量 – 阀门 b 打开
再次达到平衡
用样品质量除以体积就可以确定密度
将压力排放到大气中 – 阀门 c 打开

密度测量

一般情况下，固态物质的体积可通过测量其长度、宽度和厚度来计算。然而，许多物质表面不规则，其结构内有小裂缝、裂纹和孔。其中，有一些空隙或孔与表面相贯通，属于开放结构，而有一些则是封闭结构，位于固态物质的结构内。

密度类型	定义	物质体积	开孔体积	闭孔体积	颗粒间体积	外部空隙体积	所用仪器
真密度	物质的质量除以其体积，不包含开孔和闭孔（或盲孔）	✓					AccuPyc II
骨架（表观）密度	固态物质的质量与包含闭孔（或盲孔）的总体积之比	✓		✓			AccuPyc II
包裹密度	物质的质量与包裹体积（包裹颗粒的虚拟边界）之比	✓	✓	✓		✓	GeoPyc
堆积密度	物质的质量除以包含空隙的体积	✓	✓	✓	✓		GeoPyc
振实密度	观粉末密度	✓	✓	✓	✓		带有 T.A.P. 功能的 GeoPyc

工作环境

温度	在 15 °C 至 35 °C（59 °F至 96 °F）之间保持稳定温控型 AccuPyc：温度稳定性取决于所安装的循环器的规格。建议范围： 15 °C 至 50 °C（59°F至 122 °F）
湿度	相对湿度范围为 20% 至 80%，无冷凝

实体规格

高度	14.6 cm（5.8 英寸） 17.9 cm（7.0 英寸），适用于 1、10 和 100 cm³ 的装置的分析模块 25.9 cm（10.2 英寸），350 cm³ 的分析模块 43.0 cm（17.0 英寸），2000 cm³ 的分析模块
宽度	27.3 cm（10.7 英寸），控制模块（无腔室） 27.3 cm（10.7 英寸），控制模块（有腔室） 27.0 cm（10.6 英寸），2000 cm³ 的分析模块
深度	36.2 cm（14.3 英寸）
重量	9.3 kg（20.5 磅），控制/分析装置（1、10 和 100 cm³ 的装置） 7.9 kg（17.4 磅），分析模块（1、10 和 100 cm³ 的装置） 10.5 kg（23.2 磅），分析模块（350 cm³ 的装置）3.6 kg（8.0 磅），控制模块 26.0 kg（57.0 磅），2000 cm³ 的分析模块

电气

电压	90 至 264 VAC
功率	30 VA
频率	50 至 60 Hz

样杯

1 cm³ 的腔室	1.14 cm ID x 1.1 cm D （0.45 英寸 ID x 0.44 英寸 D）
10 cm³ 的腔室	1.85 cm ID x 3.95 cm D （0.72 英寸 ID x 1.55 英寸 D）
100 cm³ 的腔室	4.62 cm ID x 6.18 cm D （1.82 英寸 ID x 2.43 英寸 D）
350 cm³ 的腔室	5.84 cm ID x 13.94 cm D （2.30 英寸 ID x 5.49 英寸 D）
2000 cm³ 的腔室	9.52 cm ID x 26.00 cm D （3.80 英寸 ID x 10.20 英寸 D）

分析

精度	再现性通常在标称满量程样品室体积的 ±0.01% 以内。在 15 ℃ 至 35 ℃ 范围内使用氦气分析清洁、干燥、热平衡的样品时，可保证再现性在标称满量程体积的 ±0.02% 以内。
精度	精度在读数的 0.03% 以内，外加样品容量的 0.03%

应用

应用	讨论	参考文献
粉末冶金	结果由金属的骨架密度控制或与之相关。此外，许多烧结或铸造金属结构的性能可以根据初始金属粉末的骨架密度预测出来。	ASTM B923
耐火材料	可用于：分类、检测看似相似的样品之间的化学成分差异、指示矿物相或相变、在堆积密度已知的情况下计算总孔隙率，以及用于任何需要该值来计算结果的其他试验方法	ASTM C604
煅烧石油焦	煅烧石油焦的密度直接影响用其制成的碳和石墨工艺品的物理和化学特性。因此，密度是煅烧石油焦的一个主要质量规格，并用作焦炭煅烧的控制手段	ASTM D2638
土壤	含有异物（如水泥、石灰等）或水溶性物质（如盐）的土壤干燥后会在样品上形成沉淀物，因此必须校正其比重。	ASTM D5550
粉末涂料	总固体含量可用于确定使用不同涂料混合物可通过比较测得的密度和基于混合物成分的理论密度来监测干粉颜料的成分。	ASTM D5965
透明或着色的涂料	干膜密度可用于测定透明和着色涂料的挥发性有机化合物 (VOC) 含量。	ASTM D6093
硬质泡沫塑料	塑料泡沫基于开孔和闭孔泡室的比例表现出不同的特性。保温泡沫通过封闭泡室中的集气袋热传导。	ASTM D6226
制药	通过测定产品密度，可以监测和控制活性成分和辅料成分的组成。	USP 699