激光粒度仪的原理

内容节点: 概述; 实验/设备条件; 样品提取; 实验/操作方法; 实验结果/结论; 仪器/耗材清单

激光粒度仪的原理 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如图1所示 图1 激光束在无阻碍状态下的传播示意图 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，角的大小与颗粒的大小有关，颗粒越大，产生的散射光的角就越小；颗粒越小，产生的散射光的角就越大即小角度()的散射光是有大颗粒引起的；大角度(1)的散射光是由小颗粒引起的，如图2所示进一步研究表明，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 图2 不同粒径的颗粒产生不同角度的散射光 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我们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处理，就会准确地得到粒度分布了，如图3所示 图3 激光粒度仪原理示意图 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，所以一束平行的激光在没有阻碍的无限空间中将会照射到无限远的地方，并且在传播过程中很少有发散的现象如图7所示 当光束遇到颗粒阻挡时，一部分光将发生散射现象，如图8散射光的传播方向将与主光束的传播方向形成一个夹角散射理论和实验结果都告诉我们，散射角的大小与颗粒的大小有关，颗粒越大，产生的散射光的角就越小；颗粒越小，产生的散射光的角就越大在图8中，散射光I1是由较大颗粒引起的；散射光I2是由较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，在不同的角度上测量散射光的强度，就可以得到样品的粒度分布了 为了有效地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我们在图8所示的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，这样不同角度的散射光通过富氏透镜就会照射到多元光电探测器上，将这些包含粒度分布信息的光信号转换成电信号并传输到电脑中，通过专用软件用Mie散射理论对这些信号进行处理，就会准确地得到所测试样品的粒度分布了，如图9所示 激光粒度分析仪原理 光在传播中，波前受到与波长尺度相当的隙孔或颗粒的限制，以受限波前处各元波为源的发射在空间干涉而产生衍射和散射，衍射和散射的光能的空间(角度)分布与光波波长和隙孔或颗粒的尺度有关用激光做光源，光为波长一定的单色光后，衍射和散射的光能的空间(角度)分布就只与粒径有关对颗粒群的衍射，各颗粒级的多少决定着对应各特定角处获得的光能量的大小，各特定角光能量在总光能量中的比例，应反映着各颗粒级的分布丰度按照这一思路可建立表征粒度级丰度与各特定角处获取的光能量的数学物理模型，进而研制仪器，测量光能，由特定角度测得的光能与总光能的比较推出颗粒群相应粒径级的丰度比例量 激光粒度分析仪 采用湿法分散技术，机械搅拌使样品均匀散开，超声高频震荡使团聚的颗粒充分分散，电磁循环泵使大小颗粒在整个循环系统中均匀分布，从而在根本上保证了宽分布样品测试的准确重复 测试操作简便快捷：放入分散介质和被测样品，启动超SF生器使样品充分分散，然后启动循环泵，实际的测试过程只有几秒钟测试结果以粒度分布数据表分布曲线比表面积D10D50D90等方式显示打印和记录. 输出数据丰富直观：本仪器的软件可以在各种计算机视窗平台上运行，具有操作简单直观的特点，不仅对样品进行动态检测，而且具有强大的数据处理与输出功能,用户可以选择和设计Z理想的表格和图形输出激光粒度仪Mastersizer 2000E