激光粒度儀的光路由發(fā)射、接受和測(cè)量窗口等三部分組成。發(fā)射部分由光源和光束處理器件組成,主要是為儀器提供單色的平行光作為照明光。接收器是儀器光學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。測(cè)量窗口主要是讓被測(cè)樣品在完全分散的懸浮狀態(tài)下通過測(cè)量區(qū),以便儀器獲得樣品的粒度信息。
激光粒度儀是根據(jù)顆粒能使激光產(chǎn)生散射這一物理現(xiàn)象測(cè)試粒度分布的。由于激光具有很好的單色性和極強(qiáng)的方向性,所以在沒有阻礙的無(wú)限空間中激光將會(huì)照射到無(wú)窮遠(yuǎn)的地方,并且在傳播過程中很少有發(fā)散的現(xiàn)象。
米氏散射理論表明,當(dāng)光束遇到顆粒阻擋時(shí),一部分光將發(fā)生散射現(xiàn)象,散射光的傳播方向?qū)⑴c主光束的傳播方向形成一個(gè)夾角θ,θ角的大小與顆粒的大小有關(guān),顆粒越大,產(chǎn)生的散射光的θ角就越小;顆粒越小,產(chǎn)生的散射光的θ角就越大。即小角度(θ)的散射光是有大顆粒引起的;大角度(θ1)的散射光是由小顆粒引起的。進(jìn)一步研究表明,散射光的強(qiáng)度代表該粒徑顆粒的數(shù)量。這樣,測(cè)量不同角度上的散射光的強(qiáng)度,就可以得到樣品的粒度分布了。
為了測(cè)量不同角度上的散射光的光強(qiáng),需要運(yùn)用光學(xué)手段對(duì)散射光進(jìn)行處理。在光束中的適當(dāng)?shù)奈恢蒙戏胖靡粋€(gè)富氏透鏡,在該富氏透鏡的后焦平面上放置一組多元光電探測(cè)器,不同角度的散射光通過富氏透鏡照射到多元光電探測(cè)器上時(shí),光信號(hào)將被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并傳輸?shù)诫娔X中,通過專用軟件對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理,就會(huì)準(zhǔn)確地得到粒度分布了。
激光粒度儀采用動(dòng)態(tài)光散射原理檢測(cè)分析顆粒系的粒度及粒度分布。適用于檢測(cè)懸浮在水相和有機(jī)相的顆粒物。
1、磨料。
磨料既有天然的也有合成的,用于研磨、切削、鉆孔、成形以及拋光。
磨料是在力的作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)硬度較低材料的磨削。磨料的質(zhì)量取決于磨料的粗糙度和顆粒的均勻性。
2、乳劑。
乳劑是兩種互不相溶的液體經(jīng)乳化制成的非均勻分散體系,通常是水和油的混合物。乳劑有兩種類型,一種是水分散在油中,另一種是油分散在水中。
常見的乳劑制品有牛奶(水包油型)和黃油(油包水型),加工過程中它們均需均質(zhì)化處理到所需的粒徑大小以期延長(zhǎng)保質(zhì)期。
3、陶瓷。
陶瓷在工業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛,從磚瓦到生物醫(yī)用材料及半導(dǎo)體領(lǐng)域。在生產(chǎn)加工過程中監(jiān)測(cè)陶瓷顆粒的粒度及其粒度分布可以有效地控制zui終產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。
4、粘土。粘土是一種含水細(xì)小顆粒礦物質(zhì)天然材料。粉砂與粘土類似,但粉沙的顆粒比粘土大。
粘土中易于混雜粉砂從而降低粘土的等級(jí)和使用性能。ISO14688定義粘土的顆粒小于63μm。
5、涂料。涂料種類繁多,用途廣泛。涂料的顆粒大小及粒度分布直接影響涂料的質(zhì)量和性能。
6、污染監(jiān)測(cè)。
粒度檢測(cè)分析在產(chǎn)品的污染監(jiān)測(cè)方面起著重要作用,產(chǎn)品的污染對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量影響巨大。
絕大多數(shù)行業(yè)都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程或規(guī)范,必須嚴(yán)格遵守和執(zhí)行,以保證產(chǎn)品滿足質(zhì)量要求。
7、化妝品。無(wú)論是普通化妝品還是保濕劑、止汗劑,它們的性能都直接與粒度的大小和分布有關(guān)。
化妝品的顆粒大小會(huì)影響其在皮膚表面的涂抹性能、分布均勻性能以及反光性能。
保濕乳液(一種乳劑)的粒度小于200納米時(shí)才能被皮膚良好吸收,而止汗劑的粒度只有足夠大時(shí)才能阻塞毛孔起到止汗的作用。
8、食品。
食品的原料(粉末及液體)通常來(lái)源于不同的加工廠,不同來(lái)源的原料必須滿足某些特定的標(biāo)準(zhǔn)以使zui終制品的質(zhì)量均一穩(wěn)定。
原料性質(zhì)的任何波動(dòng)都會(huì)對(duì)食品的口味和口感產(chǎn)生影響。
用原料的粒度分布作為食品質(zhì)量保證和質(zhì)量控制(QA/QC)的一個(gè)指標(biāo)可確保生產(chǎn)出質(zhì)量均以穩(wěn)定的食品制品。
9、液體工作介質(zhì)/油。液體工作介質(zhì)(如:油)越來(lái)越昂貴,延長(zhǎng)液體介質(zhì)的壽命是目前普遍關(guān)心的問題。
機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生金屬屑或顆粒落入工作介質(zhì)中(如:油浴潤(rùn)滑介質(zhì)或液力傳遞介質(zhì)),因此需要一種方法來(lái)確定介質(zhì)(油)的更換周期。
通過監(jiān)測(cè)工作介質(zhì)(油)中顆粒的分布和變化可以確定更換工作介質(zhì)的周期以及延長(zhǎng)其使用壽命。
10、墨水。
隨著打印機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,打印機(jī)用的墨水變得越來(lái)越重要。
噴墨打印機(jī)墨水的粒度應(yīng)當(dāng)控制在一定的尺度以下,且分布均勻,大的顆粒易于堵塞打印頭并影響打印質(zhì)量。
墨水是通過研磨方法制得的,可用粒度檢測(cè)分析儀器設(shè)備監(jiān)測(cè)其研磨加工過程,以保證墨水的顆粒粒度分布均勻,避免產(chǎn)生聚集的大顆粒。
11、膠束。
膠束是表面活性劑在溶液中的濃度超過某一臨界值后,其分子或離子自動(dòng)締合而成的膠體尺度大小的聚集體質(zhì)點(diǎn)微粒,這種膠體質(zhì)點(diǎn)與離子之間處于平衡狀態(tài)。
12、化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)。
化學(xué)機(jī)械拋光是半導(dǎo)體制造加工過程中的重要步驟?;瘜W(xué)機(jī)械拋光液是由腐蝕性的化學(xué)組分和磨料(通常是氧化鋁、二氧化硅或氧化鈰)兩部分組成。
拋光過程很大程度上取決于晶片表面構(gòu)型。晶片的加工誤差通常以埃計(jì),對(duì)晶片質(zhì)量至關(guān)重要。拋光液粒度越均勻、不聚集成膠則越有利于化學(xué)機(jī)械拋光加工過程的順利進(jìn)行。
激光粒度儀的檢測(cè)準(zhǔn)確與否,不僅和儀器本身有關(guān)系,儀器的日常維護(hù)也很重要。在日常存放和使用儀器時(shí),以下幾點(diǎn)都是必須做到的:
1、儀器的全套設(shè)備不論是否處于工作狀態(tài),都應(yīng)放置在清潔干燥的環(huán)境中。
2、粒度儀的全套設(shè)備不用時(shí)應(yīng)蓋上致密的防塵布。
3、當(dāng)測(cè)完一種樣品,必須取下進(jìn)樣料斗,讓儀器自動(dòng)執(zhí)行清洗料倉(cāng)程序,確保下一種樣品的測(cè)量的可靠性。并且用毛刷清除進(jìn)樣料斗上的殘余樣品。
4、粒度儀測(cè)量單元連續(xù)開機(jī)時(shí)間不宜超過5小時(shí)。
5、空氣壓縮機(jī)應(yīng)參照說明書定期更換機(jī)油。
6、吸塵器收到的測(cè)試廢料要定期清理?;虍?dāng)儀器指示負(fù)壓不足時(shí),必須清理。
7、計(jì)算機(jī)關(guān)機(jī)必須按規(guī)定的步驟進(jìn)行,切不可貿(mào)然關(guān)斷電源,否則可能造成難以彌補(bǔ)的損失。