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在选择激光粒度仪应该注意哪些方面及工作原理

时间:2020-04-29    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

在选择激光粒度仪应该注意哪些方面

  激光粒度仪的工作原理是基于光的散射理论与衍射理论。当光束投射到仪器的分散系统时,可以发生光的吸收、反射、散射、衍射。当入射光的频率与分子的固有频率相同时,发生光的吸收;当入射光的波长小于分散粒子的尺寸时,则发生光的反射、衍射等;若入射光的波长大于分散相粒子的尺寸时,发生光的散射。小粒子对激光的散射角大,大粒子对激光的散射角小。通过散射角的大小测量即可换算出粒子大小。

  那么,在选择激光粒度仪时要注意哪些方面呢?

  1、粒度测量范围

  粒度范围宽,适合的应用广。不仅要看其仪器所报出的范围,而是看超出主检测器面积的小粒子散射(<0.5μm)如何检测。可以的途径是全范围直接检测,这样才能保证本底扣除的一致性。不同方法的混合测试,再用计算机拟合成一张图谱,肯定带来误差。

  2、激光光源

  一般选用2mW激光器,功率太小则散射光能量低,造成灵敏度低;另外,气体光源波长短,稳定性优于固体光源。

  3、通道数

  在激光粒度分析仪中不像计数器中存在通道的概念,它实际为检测器受光面积数。它有一个理论与实际的优化值:偏少:接受的散射光不充分,准确度差;偏多:灵敏度太高,导致重现性差。

  4、准确性和重复性指标

  准确性和重复性指标越高越好。

  5、稳定性

  稳定性包括光路的稳定性和分散系统的稳定性和周围环境的影响。一般来讲选用气体激光器,使用光学平台,有助于光路的稳定。内部发热部件(如50瓦的钨灯)将影响光路周围环境。

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激光粒度仪的检测原理是怎样的呢?

    湿法激光粒度分析仪采用全量程米氏散射理论,充分考虑到被测颗粒和分散介质的折射率等光学性质;


    根据大小不同的颗粒在各角度上散射光强的变化反演出颗粒群的粒度分布数据。


    激光粒度仪检测原理


    由激光器发出的一束激光,经滤波、扩束、准值后变成一束平行光;


    在该平行光束没有照射到颗粒的情况下,光束穿过富氏透镜后在焦平面上汇聚形成一个很小很亮的光点——焦点。


    当通过某种特定的方式把颗粒均匀地放置到平行光束中时,激光将发生散射现象,一部分光向与光轴成一定的角度向外扩散。


    理论与实践都证明,大颗粒引发的散射光的散射角小,颗粒越小,散射光的散射角越大。


    这些不同角度的散射光通过富氏透镜后将在焦平面上将形成一系列的光环,由这些光环组成的明暗交替的光斑称为Airy斑。


    Airy中包含着丰富的粒度信息,简单地理解就是半径大的光环对应着较小的粒径的颗粒,半径小的光环对应着较大粒径的颗粒;


    不同半径上光环的光能大小包含该粒径颗粒的含量信息。


    这样我们就在焦平面上安装一系列光的电接收器,将这些由不同粒径颗粒散射的光信号转换成电信号;


    并传输到计算机中,再采用米氏散射理论通过计算机将这些信号进行数学处理,就可以得出粒度分布了。

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激光粒度仪的光学结构

  激光粒度仪是根据颗粒能使激光产生散射这一物理现象测试粒度分布的。由于激光具有很好的单色性和极强的方向性,所以在没有阻碍的无限空间中激光将会照射到无穷远的地方,并且在传播过程中很少有发散的现象。

  米氏散射理论表明,当光束遇到颗粒阻挡时,一部分光将发生散射现象,散射光的传播方向将与主光束的传播方向形成一个夹角θ,θ角的大小与颗粒的大小有关,颗粒越大,产生的散射光的θ角就越小;颗粒越小,产生的散射光的θ角就越大。即小角度(θ)的散射光是有大颗粒引起的;大角度(θ1)的散射光是由小颗粒引起的。进一步研究表明,散射光的强度代表该粒径颗粒的数量。这样,测量不同角度上的散射光的强度,就可以得到样品的粒度分布了。

  为了测量不同角度上的散射光的光强,需要运用光学手段对散射光进行处理。在光束中的适当的位置上放置一个富氏透镜,在该富氏透镜的后焦平面上放置一组多元光电探测器,不同角度的散射光通过富氏透镜照射到多元光电探测器上时,光信号将被转换成电信号并传输到电脑中,通过专用软件对这些信号进行数字信号处理,就会准确地得到粒度分布了。

  激光粒度仪的光学结构:

  激光粒度仪的光路由发射、接受和测量窗口等三部分组成。发射部分由光源和光束处理器件组成,主要是为仪器提供单色的平行光作为照明光。接收器是仪器光学结构的关键。测量窗口主要是让被测样品在完全分散的悬浮状态下通过测量区,以便仪器获得样品的粒度信息。

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