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如何才能选择一款适合自己的激光粒度仪 激光粒度仪常见问题解决方法

时间:2020-06-28    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
【导读】激光粒度仪是全球范围内公认的先进,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?一



    激光粒度仪是全球范围内公认的先进,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?
    一、了解自己的需求:
    (一)根据能够支配的款项有多少,确定选择对象是进口设备还是国产设备。
    (二)根据被测样品的性质如何,确定购买干法还是湿法粒度仪:激光粒度仪分散方式分为干法和湿法,如果能够找到适合的分散介质(水或其他液体)能够不与被测样品发生任何反应,则推荐使用湿法粒度仪,测试结果稳定且价格便宜。如果样品性质特殊,很难找到合适分散介质则推荐干法粒度仪。
    (三)根据测试样品的大致分布范围,选择适合自己样品的测试范围的仪器型号:测试范围越大价格越高,一般来说,如果选择比样品分布范围略宽的仪器即可。市面上的激光粒度仪大都是跨越3-4个数量级的,但是大多数工业测试的样品分布仅在一个数量级内,如果样品分布范围窄而选择超宽量程的测试范围,则如同磅秤称一粒豆子,会降低精确度。国内有厂家研发了分档测试的产品,可根据样品情况调节档位,在一定程度上解决这个问题。
    (四)根据用途,选择粒度仪种类:用户不应该盲目跟风,选择高端型号,如果仅是放到工厂里面进行常规产品检测,就不需要购买较新型的产品,老产品往往经过多年的改进,结构成熟,测试效果比较稳定,而且价格便宜。测试任务比较重的,则应该选择自动化智能型产品,能够大大降低测试者的工作量。大多数高端产品是为高校或者科研院所等研究型客户准备的,这种产品大都分布范围广、精度高且结构复杂,而且往往价格比较昂贵。
    二、选择有技术实力的厂家,并实地考察:
    激光粒度仪这类仪器是科技含量比较高的仪器产品,对厂家的技术实力要求很高,选择产品之前应该先选择厂家,一般选择有技术基础,有研发能力,且专业性强的厂家比较可靠,一般不推荐规模小的厂家,不但技术不成熟,而且很可能在几年之后企业倒闭,仪器没有售后维修等于废铁一堆。可以在选择前寄送样品实地测试,因为样品的属性千差万别,有的仪器并非全能,对某些样品可能偏差比较大。
    三、产品的几个关键考验点:
    (一)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。
    (二)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。
    (三)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。
    (四)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。





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激光粒度仪获得颗粒的散射光能谱分布

    所谓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。根据激光散射原理,颗粒大小不同,散射光能量随散射角度的分布也不同,此种分布称为散射谱。激光粒度仪就是通过检测颗粒群的散射谱反演颗粒大小及其分布的。

    1、为什麽散射/衍射激光粒度仪必须采用激光作光源

    激光粒度仪是通过检测颗粒的散射谱来分析颗粒大小与分布的,因此能否获得清晰的散射谱至关重要,激光是一种准直性,单色性良好的光源,只有采用激光才能在散射/衍射粒度仪器中得到清晰的散射谱分布。用多种波长混合的光源不可能获得清晰的散射谱,只能获得多种散射谱的叠加,因此不能用于粒度仪。

    在多种激光器中半导体激光与气体激光相比,气体光源波长短,线宽窄,单色性好,稳定性远优于半导体光源。因此微纳与大多数专业公司选用了气体激光器作为测量光源。

    2、激光粒度仪与其他方法相比有什么优势?

    激光粒度仪的光路实际是一个二维傅立叶变换器,因此具有傅立叶变换的许多特点:1、所有颗粒的散射信息是以光速并行传输到达光电探测器的,因此速度快无与伦比;2、探测器可以做的非常窄大约几个微米,因此分辨率非常高;3、测试过程颗粒散射不会受到人为因素的干扰,因此测试重复性超群;4、根据傅立叶变换的平移不变性,颗粒在样品池中的运动速度不会影响频谱分布,因此适用于动态颗粒的测试,这是其他粒度测试方法所无法比拟的,这成为了颗粒在线测试理论依据。

    3、激光粒度仪测量下限是多少?

    激光粒度仪测量粒度的原理是MIE散射理论。 MIE散射理论用数学语言精确描述了折射率为n、吸收率为m的特定物质的,粒径为d球型颗粒,在波长为λ单色光照射下,散射光强度随散射角θ变化的空间分布函数,此函数也称为散射谱。根据MIE散射理论可以看出颗粒越大,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。激光粒度仪正是通过设置在不同散射角度的光电探测器阵列,测试颗粒的散射谱,由此确定颗粒粒径的大小。这种散射谱对于特定颗粒在空间具有稳定分布的特征,因此称此种原理的仪器为静态激光粒度仪。

    但是当颗粒粒径小到一定的程度dm,与另一种更小颗粒dm-δ相比,如果二种颗粒的散射谱非常相似,以至不能被光电探测器阵列所分辨,就认为达到了激光粒度仪的测量极限,此粒径dm就是激光粒度仪的测量下限。

    此极限还与激光波长有关,研究表明红光635nm波长的激光测量极限为50纳米,而蓝光405nm波长的激光测量理论极限为20nm。

    理论上,静态激光粒度仪欲分辨纳米级的颗粒至少需要二个条件:1、具有测量后向散射的光电探测器阵列,2、需要用波长更短的激光器。在可见光的范围内,20nm是静态激光粒度仪的理论测量下限。

标签: 激光粒度仪
激光粒度仪 激光粒度仪获得颗粒的散射光能谱分布_激光粒度仪 【导读】激光粒度仪是通过检测颗粒的散射谱来测定颗粒大小、分布等特性,由于整合了激光技术、光电技术、精密仪器与计算机技术,使得测量速度、测量范围和精度发生了质的



    激光粒度仪是通过检测颗粒的散射谱来测定颗粒大小、分布等特性,由于整合了激光技术、光电技术、精密仪器与计算机技术,使得测量速度、测量范围和精度发生了质的飞跃;其操作简单、重复性好,现已成为了世界流行的粒度测量仪器。

 


    那么如何选择激光粒度仪呢?


    1、激光粒度仪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,而且还要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。检测器因为激光衍射光环半径越大,光强越弱,极易造成小粒子信噪比降低而漏检,所以对小粒子的分布检测能体现仪器的好坏。检测器的发展经历了圆形,半圆形和扇形几个阶段。


    3、使用完全的米氏理论


    因为米氏光散理论非常复杂,数据处理量大,所以有些厂家忽略颗粒本身折光和吸收等光学性质,采用近似的米氏理论,造成适用范围受限制,漏检几率增大等问题。


    4、准确性和重复性指标


    越高越好。采用NIST标准粒子检测。


    5、稳定性


    仪器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。


    稳定性指标在厂家仪器说明中没有,用户只能凭对于仪器结构的判断和参观或询问其他长时间使用过的用户来判断。


    6、扫描速度


    扫描速度快可提高数据准确性,重复性和稳定性。


    不同厂家的仪器扫描速度不同,从1次/秒到1000次/秒。一般来讲,循环扫描测试次数越多,平均结果的准确性越好,故速度越高越好;喷射式干法和喷雾更要求速度越高越好;自由降落式干法虽然速度不快,但由于粒子只通过样品区一次,速度也是快一些好。


    用户每天需要处理的样品量,也是考虑速度的因素。


    可自动对中,无需要换镜头,可自动校正。


    7、使用和维护的简便性


    关于这一点,在购买之前往往被忽视,而实际上直接决定了仪器使用效率和寿命。了解的方法是对仪器结构的了解和其他已有用户的反映。


    拆卸、清洗是否方便:粒度仪分为主机和分散器两部分。而样品流动池总是需要定期清洗的,清洗间隔视样品性质而定。将主机和分散器合二为一的仪器往往将样品池深置于仪器内部,取出和拆卸均很繁琐,且极易碰坏光路系统。


    8、一定要符合国际标准标准


    ISO13320标准是对激光粒度分析仪的基本要求。在测量亚微米粒子分布过程中,采用非激光衍射方法是不符合标准的。


    挑选准确度和重复性好的选激光粒度仪,以确保测试数据的精确和客观。


    1、选用合适的粒度测量范围,粒度范围宽适合的应用广。看超出主检测器面积的小粒子散射如何检测能够帮助你挑到更好的仪器,而全范围直接检测也能提供良好的参考。


    2、选择激光器时应关注起功率,功率过小会造成散射光能量低,降低灵敏度。气体光源稳定性较固体光源更好。


    3、激光衍射光环半径越小越好,才能避免小粒子信/噪比降低而漏检的几率。


    4、应采用完全的米氏理论,而不是近似的米氏理论,才能避免因适用范围受限制造成的漏检几率增大等。


    5、采用NIST标准粒子检测仪器的准确性和重复性指标。


    6、循环扫描测试次数越多,平均结果的准确性越好,因此扫描速度越高越好。


    7、仪器是否符合国际标准,仪器的拆卸、清洗是否方便等,都应在选购中进行考虑。


    一般来说,我们激光粒度仪应用广泛的主要有两种激光器——气体激光器和半导体激光器。


    气体激光器的应用时间最是久远,技术也相应的较为成熟,其中常见的是氦氖激光器,其发出的氦氖激光具有很好的单色性、相干性和准直性,适合在精密测量领域大展拳脚。但是高精密性也带来了相应的高购买和高维修成本,需要高压直流供电,而且占地面积较大。





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