激光粒度儀

所謂激光粒度儀是指通過(guò)顆粒的衍射或散射光的空間分布(散射光譜)來(lái)分析顆粒尺寸的儀器。

根據(jù)能譜的穩(wěn)定性，可分為靜態(tài)光散射粒度儀和動(dòng)態(tài)光散射激光粒度儀

靜態(tài)光散射激光粒度儀

能譜是一個(gè)穩(wěn)定的空間分布。主要適用于微米級(jí)粒子的測(cè)量，改進(jìn)后測(cè)量下限可以擴(kuò)展到幾十納米。

基于動(dòng)態(tài)光散射原理的激光粒度儀

根據(jù)粒子布朗運(yùn)動(dòng)的速度，通過(guò)檢測(cè)一個(gè)或兩個(gè)散射角的動(dòng)態(tài)光散射信號(hào)來(lái)分析納米粒子的大小，能譜隨時(shí)間快速變化。基于動(dòng)態(tài)光散射原理的粒度儀只適用于納米顆粒的測(cè)量。

透光沉淀器不是激光粒度分析儀

一般來(lái)說(shuō)，激光粒度分析儀是指基于衍射和散射原理的粒度分析儀，透光沉降儀是基于斯托克斯沉降定律而不是激光衍射/散射原理，因此這類(lèi)儀器不能稱(chēng)為激光粒度分析儀。

如何用激光粒度儀獲得粒子的散射光能譜分布

激光粒度分析儀是通過(guò)檢測(cè)顆粒的散射光譜來(lái)測(cè)量顆粒粒度分布的專(zhuān)用儀器。獲取粒子散射光譜的基本光路圖見(jiàn)圖1

1.為什么激光必須用作散射/衍射激光粒度儀的光源

激光粒度分析儀通過(guò)檢測(cè)顆粒的散射光譜來(lái)分析顆粒的大小和分布，因此獲得清晰的散射光譜非常重要。激光是一種具有良好準(zhǔn)直性和單色性的光源，只有使用激光才能在散射/衍射粒度分析儀中獲得清晰的散射光譜分布。使用多種波長(zhǎng)混合的光源不可能獲得清晰的散射光譜，只能獲得多種散射光譜的疊加，因此不能用于粒度分析儀。

與各種激光器中的氣體激光器相比，氣體光源比半導(dǎo)體光源具有更短的波長(zhǎng)、更窄的線(xiàn)寬、更好的單色性和更好的穩(wěn)定性。所以微納和大多數(shù)專(zhuān)業(yè)公司選擇氣體激光器作為測(cè)量光源。

2.激光粒度分析儀與其他方法相比有什么優(yōu)勢(shì)？

激光粒度分析儀的光路實(shí)際上是一個(gè)二維傅立葉變換器，因此它具有傅立葉變換的許多特點(diǎn):1。所有粒子的散射信息以光速并行傳輸?shù)焦怆娞綔y(cè)器，速度；2.探測(cè)器可以做得很窄，大約幾微米，所以分辨率很高；3.顆粒散射在測(cè)試過(guò)程中不會(huì)受到人為因素的干擾，因此測(cè)試重復(fù)性*；4.根據(jù)傅里葉變換的平移不變性，顆粒在樣品池中的移動(dòng)速度不會(huì)影響頻譜分布，因此適用于動(dòng)態(tài)顆粒測(cè)試，這是其他顆粒尺寸測(cè)試方法的，成為顆粒在線(xiàn)測(cè)試的理論基礎(chǔ)。

3.激光粒度儀的下限是多少？

激光粒度分析儀測(cè)量粒度的原理是米氏散射理論。MIE散射理論用數(shù)學(xué)語(yǔ)言精確地描述了折射率為n、吸收率為m的特定物質(zhì)的粒徑為D的球形粒子的散射光強(qiáng)度隨散射角θ變化的空間分布函數(shù)，也稱(chēng)為散射譜。根據(jù)MIE散射理論可以看出，粒子越大，前向散射越強(qiáng)，后向散射越弱。隨著粒徑的減小，前向散射迅速減小，后向散射逐漸增大。該圖示意性地顯示了大、中、小顆粒在波長(zhǎng)范圍內(nèi)的散射光譜。激光粒度儀通過(guò)以不同散射角度排列的光電探測(cè)器陣列測(cè)試顆粒的散射光譜，從而確定顆粒尺寸。這種散射光譜具有特定粒子在空間穩(wěn)定分布的特點(diǎn)，因此基于這一原理的儀器稱(chēng)為靜態(tài)激光粒度儀。

然而，當(dāng)粒子尺寸小至dm時(shí)，與另一個(gè)更小的粒子dm-δ相比，如果兩個(gè)粒子的散射光譜如此相似以至于它們不能被光電探測(cè)器陣列分辨，則認(rèn)為已經(jīng)達(dá)到激光粒子尺寸儀的測(cè)量極限，并且該粒子尺寸dm是激光粒子尺寸儀的下限。

這個(gè)極限也和激光波長(zhǎng)有關(guān)。研究表明，紅光在635納米的激光測(cè)量極限為50納米，而藍(lán)光在405納米的理論極限為20納米。

理論上，靜態(tài)激光粒度儀至少需要兩個(gè)條件來(lái)區(qū)分納米級(jí)粒子:1。它有一個(gè)用于測(cè)量反向散射的光電探測(cè)器陣列；2.它需要更短波長(zhǎng)的激光。在可見(jiàn)光范圍內(nèi)，20納米是靜態(tài)激光粒度儀的理論測(cè)量下限。