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激光粒度仪可依据米氏散射理论进行粒度测量 激光粒度仪工作原理

时间:2020-05-25    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
    激光粒度仪是专指通过颗粒的衍射或散射光的空间分布(散射谱)来分析颗粒大小的仪器。激光粒度仪可依据米氏散射理论进行粒度测量。米氏理论,是以一个德国科学家的名字命名的。它描述了在均匀的,无吸收的介质中均匀球型颗粒及其周围在全空间的辐射,颗粒可以是全透明的也可以是完全吸收的。米氏理论描述光散射是一种共振现象。如果特定波长的光束遇到一个颗粒后,颗粒便产生了与发射光源相同频率的电磁振动——与光波波长,颗粒直径以及颗粒和介质的折射率无关。颗粒调谐并接收特定的波长,同时如同继电器一样在特定的空间角度分布内重新发射能量。按照米氏理论,可能产生各种概率的多重振动状态,并且光学作用的横断面与颗粒粒径,光波长和颗粒及介质的折射率之间存在着一定的关系。如果使用米氏理论,必须知道样品和介质的折射率和吸收系数。

    米氏散射理论用数学语言地描述了折射率为n、吸收率为m的特定物质的粒径为d的球形颗粒,在波长为A单色光照射下,散射光强度随散射角变化呈空间分布函数,此函数也称为散射谱。根据米氏散射理论可以得出颗粒越大,前向散射越强而后向散射越弱;随着颗粒粒径的减小前向散射迅速减弱而后向散射逐渐增强。

激光粒度仪选取的关键考验点

  激光粒度仪是全球范围内公认的先进,较快捷的颗粒测试仪器,国内国外有不少研制激光粒度仪的厂家,产品种类也比较繁多,如何才能选择一款适合自己的激光粒度仪呢?有以下的几个关键考验点

  (1)激光器选择:

  激光粒度仪的重要部件之一,主要有HE-NE激光器和半导体激光器两种,其中HE-NE激光器的各项性能均优于半导体激光器,且成本也远高于半导体激光器,半导体激光器单向性差的问题,对测试结果的稳定性影响很大。因此推荐用户选择HE-NE激光器。

  (2)光电探测器:

  国内产品采用的光电探测器的种类大同小异,一般就是半环式、点阵式等,半环式的优势是能够以较少的通道数达到很高的探测精度。而且在出现断环时可以临时采取并环操作,对测试结果影响很小。点阵式属于比较老的探测器类型,现在用的比较少。

  (3)仪器结构问题:

  主要分为整体式和分体式,整体式就是将分散系统和测试系统整合为一体,协同操作,分体式则是分散系统独立于测试系统,测试者需要先操作分散系统,将样品分散好再将分散好的样品通过管道导入测试系统进行测试。这样的缺点是协同操作性不好,比较重的颗粒容易在管道中沉淀,清洗不便且对测试结果有一定影响,现在整体式结构的仪器是发展方向,进口产品大都采用整体式结构,国内的产品也慢慢在向整体式结构发展。

  (4)光路设计问题:

  光路设计是激光粒度仪研制的基础,进口产品的优势不但在制造工艺上,光路的设计水平也是技术先进的标志,国内的厂家现在大都采用简单的平行光路设计,据了解济南微纳公司推出的产品中采用了汇聚光傅立叶变换光路。这种光路是一种比较先进的光路,能够获得更宽的散射角,在提高测试精度方面有一定的优势。

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激光粒度仪的使用注意事项

  激光粒度仪是利用粒子的布朗运动,根据光的散射原理测量粉颗粒大小的,是一种比较通用的粒度仪,其特点是测量的动态范围宽、测量速度快、操作方便,尤其适合测量粒度分布范围宽的粉体和液体雾滴,对粒度均匀的粉体,比如磨料微粉,要慎重选用。

  激光粒度仪的使用注意事项

  1、激光粒度仪开机须预热二十分钟才可测试;

  2、软件测试时禁止其他操作,假如误操作使得软件关闭,重新打开软件;

  3、软件连接不上仪器,重启计算机即可;

  4、取样如果没有旋转取样器,不要用勺子直接在表面取样,因为这样取样并不具备代表性,应该将样品放入带螺纹盖的塑胶容器中取样量不能超过3分之2(或用样品袋装样充分混合均与),盖上瓶盖来回转动瓶子1分钟,保证样品混合均匀后检测;

  5、样品制备后须马上测试,不宜放置太久测试,否则结果可能不正确,团聚;

  6、品质因数为零,可能是粉体的浓度太低造成的,或者是重新“超声”、“循环泵”、“搅拌”在测量,否则是测试玻璃污染得清理;

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