激光粒度分析仪稳定性研究

现代高新技术的发展使激光技术在粒度测量领域得到广泛应用。激光粒度分析的方法能够很好的克服传统粒度测量方法操作复杂、耗费时间长的弊端。减轻工作人员的劳动强度，缩短检测时间并能显著提高检测的质量。本文对激光粒度分析仪的工作原理、工作过程以及粒度仪的优点、性能进行简述并着重对其稳定性进行探究。

激光粒度分析法是20世纪70年代发展起起来的一种全新的粒度测试方法。激光粒度分析仪是通过获取样品颗粒的散射谱信息来分析推断颗粒分布的专业仪器。它往往应用于石油化工、有色金属、材料工程、制药工程、电子、农药、粉末涂料等多种行业和领域。因其应用领域广泛且发展前景较大，有着其他类型的粒度测量方法无可比拟的优越性。

一、激光粒度仪的结构与工作原理及工作过程

(一)激光粒度仪的结构

激光粒度分析仪通常由发射器、进样系统、接收器、计算机及软件系统四部分组成。

发射器主要由光源和光束处理器构成；进样系统主要包括窗口和循环装置；接收器分为光聚焦装置、光电探测器和光电信号处理电路；计算机及软件系统则主要负责数据分析及输出和系统控制功能。

(二)激光粒度仪的工作原理

光线照射到颗粒物体时，会发生散射和衍射，且其衍射和散射光强度与颗粒的大小直接相关。无论依据光学理论还是实验结果，都可以得出这样一个结论：光线散射角的大小与颗粒的大小相关，颗粒越大，散射光的散射角越小。反之，颗粒越小，散射光的散射角越大。此外，散射光的强度则代表着该粒径的颗粒的数量。从不同的角度测量散射光的强度，便可以得出样品颗粒的粒度分布。

激光粒度分析仪主要依据fzauahofcr衍射和Mie散射两种光学理论，由激光粒度分析仪内置的激光器发射激光，激光经过滤波扩束处理后再通过傅立叶透镜照射到样品窗内。激光照射在样品池中的颗粒时会被散射，光电探测仪检测到粒子群的散射光后，将光信号转换成电信号，然后输送到上位机，依检测到的光谱信号来推测颗粒分布。

(三)激光粒度仪的工作过程

通常情况下，使用激光粒度分析仪主要遵循以下步骤：

1、用清水清洗激光粒度分析仪的循环管道，以便清除上次测量可能遗留的残余颗粒，确保本次测量的精度，减少测量的误差；

2、把准备好的样品颗粒放人样品池并搅拌均匀，使样品颗粒充分的分散溶解在溶液中；

3、打开激光器，让激光照射到样品窗的颗粒上，然后启动测试装置，对样品颗粒散射来的光信号进行收集，并传送到上位机进行处理，Z后根据探测器获得的被测颗粒的散射谱分析被测颗粒的粒度分布。

4、测试完毕后，将排水阀门打开，排出被测样品溶液，然后用清水冲洗激光粒度分析仪。

二、激光粒度分析仪的优点

(一)测量范围广泛

激光粒度分析仪能够对固体颗粒和液体中的颗粒进行测量。粒度范围从纳米量级到微米量级，一般激光粒度分析仪的检测区间为20纳米至2000微米，特殊情况下其上限可达3500微米。

(二)使用及维护简便

激光粒度分析仪的自动化程度高，拥有自动完成数据采集、数据分析、结果保存等功能。这样大大减轻了工作人员的劳动强度，提高了检测效率，同时也减少了人工操作可能出现的失误。激光粒度分析仪的日常维护也比较简便。

(三)粒度分析快且准确度高

激光粒度分析仪可以在2分钟内完成整个测量过程。并能实现对样品的实时检测与实时显示。方便用户观察和查看样品检测的整个过程。

(四)重现性好

激光粒度分析仪在测试样品颗粒的过程中不受温度、样品密度、颗粒表面状态等诸多因素的影响，测量结果准确可靠。

三、激光粒度仪的主要性能指标

(一)精度

精度是激光粒度分析仪Z重要的性能指标之一。精度又称重复性，是指粒度分析仪在多次测量同一样品后所得结果的误差范围。

(二)量程

量程是指粒度分析仪在单个量程档内可以测量到的Zda和Z小粒径范围，它反映出粒度分析仪在同一时刻接收Zda和Z小散射角的光线的能力。

(三)准确性

准确性是指粒度仪的测量值与真值之间的误差。测量值与真值的误差越小，粒度仪的测量准确性就越高。

(四)探测器

探测器数目的多少直接关乎粒度仪的性能。激光衍射光环的半径越大，光强就会越弱，因而容易造成小颗粒的漏检。探测器数目的增加，能够有效地减少小颗粒的漏检，以提高检测结果的准确性。

四、关于激光粒度仪的稳定性

稳定性是激光粒度分析仪十分重要的性能之一。在激光粒度仪的使用过程中，影响其测量稳定性的因素主要有以下两个方面：

(一)影响激光粒度仪稳定性的主要因素

激光粒度分析仪的稳定性主要取决于光路系统的稳定性和分散系统的稳定性。

为了提高激光粒度分析仪的检测性能，仪器生产公司对光路系统进行了大量的升级和改进。当前的激光粒度分析仪大都能够根据样品的粒度分布来自动更换镜头，这样使不同焦距的透镜对应不同的测量范围，不仅有效地提高了仪器的测量范围而且使激光粒度分析仪在使用的过程中无需镜头也不需要调整光学系统，这样既简化了操作流程，也保证了光路系统的稳定性。

采用湿法分散，具备超声高频震荡和搅拌分散等物理功能的激光粒度分析仪能使团聚的样品颗粒均匀、充分分散，从而是检测的结果更加准确、可靠。此外，在粒度仪的循环系统中采用高输出离心泵对颗粒进行顺畅稳定的循环，同样对保证测试结果的高重现性有很大的帮助。采用千法分散，具备喷射式分散器的粒度仪可以利用高速度的冲击气流使样品颗粒充分分散，从而保证测试结果的准确性。

(二)影响激光粒度仪稳定性的其他因素

激光粒度分析仪的稳定性还受周围环境的影响。一般来讲选用气体激光器，使用光学平台，有助于光路的稳定性。

此外，激光粒度分析仪的扫描速度也会对其测试的稳定性产生影响。通常，激光粒度分析仪的扫描速度越快，其测试结果的准确性、重复性和稳定性就越高。

五、结束语

激光粒度分析仪的出现和应用大大提高了粒度测量的效率和准确性。同时在使用的过程中，使用者对激光粒度分析仪的要求也越来越高。技术和研究人员从完善非球形颗粒的光散射理论、优化光路系统、改进探测器、提高粒度分析仪的自动化水平等方面入手，升级、改进激光粒度分析仪，使激光粒度分析仪的操作更加简便、快捷，测试结果的准确性、重复性、稳定性也越来越高。