目的
傳統的振實密度分析儀通過多次升降量筒，直到樣品層不再壓實，從而獲得材料的體積。這個過程噪音較大，需要操作人員精確估算量筒上的液位，精確到十分之一ml。GeoPyc 透過在旋轉腔室的同時對樣品層施加恆定的壓力來模擬傳統的振實密度分析儀。這種方法更安靜、更快速，且重複性更高。橫向軸向壓力 (T.A.P.) 指的是腔室旋轉並攪拌樣品的方式，同時樣品也被壓實。

模擬振實密度
使用傳統振實密度分析儀分析乳糖一水合物、蔗糖、滑石粉和二氧化鈦，以確定其振實密度。每個樣品分析五次，取平均值。結果見圖1。為了模擬使用常規分析儀所獲得的數值，必須確定以下參數：腔室尺寸、樣品品質、製備循環次數、分析循環次數和壓實力。

建議用於振實密度 (TAP) 測量的三種腔室尺寸分別為 25.4 mm、38.1 mm 和 50.8 mm。選擇 25.4 mm 的腔室是為了最大限度地減少所需的樣品量。樣品量是透過將樣品填充到大致等於腔室直徑的高度來確定。所有後續運行均使用相似的樣品品質。選擇兩個製備循環和五個分析循環，以實現快速且可重複的分析。

所需的壓實力透過反覆試驗確定。使用上述條件進行分析，並改變壓實力，直到振實密度和振實密度的結果相似。如果測得的振實密度與樣品質量相似，則繼續進行後續分析。如果土壤密度值高於預期，則固結力降低。同樣，如果土壤密度值低於預期，則固結力增加。逐漸增加對滑石粉施加的壓實力，直至T.A.P.密度值與傳統振實密度分析儀的結果一致。表1顯示了T.A.P.密度值與壓實力的關係。

表1：滑石粉密度隨壓實力增加而變化

在實驗確定一個腔室尺寸的固結力後，可以透過計算來確定另一個腔室的固結力。如果施加在兩個獨立腔室上的壓力分別為 P1 = F1 / V1 和 P2 = F2 / V2，則可以令二者相等，即 F1 / V1 = F2 / V2。代入圓柱體的體積 V = π r²h，求解 F2，並化簡得到 F2 = (F1 * r2² * h2) / (r1² * h1)。如果兩個腔室的樣品床層高度相同，則方程式可進一步簡化為 F2 = (F1 * r2²) / r1²。表 2 顯示了使用此方程式確定 38.1 mm 和 50.8 mm 腔室在相同床層高度下的固結力，以及 38.1 mm 腔室在不同床層高度下的固結力的結果。可能需要對該值進行微調以找到最佳固結力。

表2：滑石粉T.A.P.密度結果，利用計算方法確定不同尺寸樣品倉的固結力

圖 1 顯示了乳糖一水合物、蔗糖、滑石粉和二氧化鈦的 T.A.P. 密度結果。這些測量的重複性與傳統方法進行了比較。

圖1. 乳糖一水合物、蔗糖、滑石粉和二氧化鈦的振實密度與T.A.P.密度對比結果

分析時間比較
傳統的振實密度分析儀每秒進行五次振實。操作步驟是進行一定次數的振實，直到樣品不再壓實。初始階段進行 10 次振實，隨後進行 500 次，最後進行 1250 次，直到兩次連續讀數相等。

GeoPyc 儀器在每次進行振實密度分析 ( TAP ) 時，都需要對樣品室進行背景值分析，以確定馬達推動柱塞到達樣品室底部所需的步數。確定固結力後，可以單獨進行空白分析，以縮短分析時間。本實驗中，每次測試的分析時間約為三至四分鐘。

結論
TAP密度分析法是一種快速、安靜且易於操作的分析方法。與傳統的振實密度測量方法相比，其結果具有更高的重複性。