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)象測試粒度分布的。
由于激光具有很好的單色性和極強的方向性,所以在沒有阻礙的無限空間中激光將會照射到無窮遠的地方,并且在傳播過程中很少有發(fā)散的現(xiàn)象。
激光粒度儀的光路由發(fā)射、接受和測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。
接收器是儀器光學結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。測量窗口主要是讓被測樣品在完全分散的懸浮狀態(tài)下通過測量區(qū),以便儀器獲得樣品的粒度信息。
激光粒度儀系列產(chǎn)品采用全程米氏理論和多種分布模型的數(shù)據(jù)處理方式,使該儀器具有準確可靠、測試速度快、重復性好、操作簡便等突出特點。
下面介紹下儀器的日常維護:
在日常存放和使用儀器時,以下幾點都是必須做到的:
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)備不用時應(yīng)蓋上致密的防塵布。
3、當測完一種樣品,必須取下進樣料斗,讓儀器自動執(zhí)行清洗料倉程序,確保下一種樣品的測量的可靠性。
并且用毛刷清除進樣料斗上的殘余樣品。
4、粒度儀測量單元連續(xù)開機時間不宜超過5小時。
5、空氣壓縮機應(yīng)參照說明書定期更換機油。
6、吸塵器收到的測試廢料要定期清理。或當儀器指示負壓不足時,必須清理。
7、計算機關(guān)機必須按規(guī)定的步驟進行,切不可貿(mào)然關(guān)斷電源,否則可能造成難以彌補的損失。
1.鏡頭和測試窗口玻璃污染
光學儀器的鏡頭污染是常見故障。激光粒度儀作為粉體檢測設(shè)備,常常會面對多塵環(huán)境,測試窗口鏡片則是會直接接觸粉體樣品的光學器件。聚焦透鏡或者準直透鏡等光學鏡片受到使用環(huán)境中的浮塵污染或者發(fā)生霉菌污染,會使純凈的測量光束產(chǎn)生雜散光。這些雜散光會混入樣品的散射光中干擾測試;測量窗口鏡片上的污染物則會直接產(chǎn)生較強的散射光。
因此,光學鏡片污染是激光粒度儀測試結(jié)果漂移的首要元兇。應(yīng)對辦法主要是盡量讓儀器處于干燥無塵的工作環(huán)境。經(jīng)常按照操作規(guī)程清洗鏡片,保證光學鏡片的清潔。
2.激光光路偏移
激光器是會發(fā)熱的器件,工作周期內(nèi),它們會周而復始的發(fā)熱-降溫-發(fā)熱。任何物體都會有熱脹冷縮現(xiàn)象,幾何尺寸會隨溫度變化而變化。而激光粒度儀光路裝配精度要求非常高,隨著儀器使用周期延長,光路幾乎不可避免的會出現(xiàn)偏移現(xiàn)象。光路偏移,會導致測量光束光能衰減、探測器排布角度發(fā)生漂移,從而導致測量數(shù)據(jù)漂移。
應(yīng)對這個問題主要靠儀器制造商從儀器設(shè)計上盡量減少出現(xiàn)光路偏移的可能性,同時定期校準光路也是非常重要的辦法。
3.進樣系統(tǒng)的循環(huán)、分散效能波動
這個環(huán)節(jié)導致的數(shù)據(jù)漂移比較隱蔽,所以容易被忽視。樣品循環(huán)系統(tǒng)使用的介質(zhì)特性、介質(zhì)流速(干法儀器而言則是氣壓和氣流量)、超聲分散設(shè)備的工況、水泵轉(zhuǎn)速這幾個要點會明顯影響測試數(shù)據(jù),需要細心關(guān)注。應(yīng)對這些問題的主要辦法或者方法如下:
3.1.關(guān)注測試用水的質(zhì)量,特別是那些以自來水為介質(zhì)的用戶。
3.2.干法儀器用戶則需定期檢查和維護保養(yǎng)空壓機,空氣過濾裝置,收塵裝置。保證分散樣品的高壓空氣質(zhì)量。
3.3.關(guān)注超聲分散設(shè)備功率輸出是否正常。
3.4.觀察進樣器的運轉(zhuǎn)情況,發(fā)現(xiàn)有轉(zhuǎn)速波動情況,及時維護。
4.光電探測器及其放大電路參數(shù)漂移
這類問題應(yīng)該屬于儀器制造質(zhì)量水平問題,一般來說任何電子電路和光電探測器都有工況漂移問題,差別只是漂移量不同。這類問題通常儀器用戶自己是無法解決的,需要儀器制造商對儀器進行專門的電路工況系數(shù)校準。某些高水平的儀器,能夠自行校準自身電路工況漂移。
5.測量參數(shù)、測量條件變動
分析模型、樣品測量參數(shù)、測試環(huán)境(例如濕度、測試介質(zhì)溫度等)都有可能影響測試數(shù)據(jù)。我們首先要保證測試的分析模型、樣品測量參數(shù)(特別是樣品折射率)選擇正確。測試環(huán)境的影響,視不同樣品和儀器工作環(huán)境不同,影響也差別很大,很難簡單舉例說明。需要具體情況具體分析。
6.其它類特殊情況影響
6.1.鏡片結(jié)霧問題。這個問題通常發(fā)生在春季潮濕季節(jié)或者是使用地下水做測試的用戶。測量窗口鏡片溫度遠低于室溫時,很容易結(jié)霧。這個是固有的物理現(xiàn)象,只能是提高測試介質(zhì)溫度來解決。
6.2.激光器老化,導致光能波動大。這種情況需要更換激光器。
6.3.分散劑過期失效,這個問題比較隱蔽,但是也偶有遇到。應(yīng)對辦法當然是關(guān)注分散劑保存環(huán)境及其保質(zhì)期限。
ISO13320是對激光粒度分析儀的基本要求,正確地應(yīng)用激光粒度分析儀準確測試出樣品的粒度及其分布,需要關(guān)注以下幾個問題。
1)粒度測量范圍:每個粒度儀都有自己的測量范圍和適用范圍,并不是測量范圍越寬越好。
2)激光光源及檢測器:激光光源為氣體光源或固體光源,氣體光源穩(wěn)定性好于固體光源,但一般波長較短。光源功率越大,則散射光的能量越大,儀器的靈敏度越高。激光衍射的光環(huán)半徑隨粒子的減小而增大,但隨著光環(huán)半徑的增加,光強減弱,衍射光強的信噪比降低,容易發(fā)生小粒子的漏檢。檢測儀的一項關(guān)鍵指標就是對小粒子分布的檢測能力。
有些儀器設(shè)計了特殊的檢測器,比如MS2000將檢測器設(shè)計成非均勻交叉排列的三維扇形結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)可以達到175個環(huán)形或十字形布局或93個半圓形布局的效果,檢測角覆蓋范圍135°無信號盲區(qū)。
3)檢測理論及數(shù)據(jù)處理方法:有的粒度檢測儀運用Mie光散射原理,數(shù)據(jù)運算量大,算法相對復雜,但運算效果好;有些粒度儀采用近似的Mie光散射理論,數(shù)據(jù)處理量小,但處理效果欠佳,適用范圍相對較窄,存在對粒子漏檢的缺點。
4)準確性、重復性、穩(wěn)定性:這幾項都是選擇儀器時的主要指標,特別是儀器的穩(wěn)定性,通常選用合理的激光器、優(yōu)化設(shè)計光路、配備精密高效的分散器來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
5)掃描速度:掃描速度不僅影響到檢測速度,提高掃描速度還能夠提高檢測數(shù)據(jù)的重復性和準確性指標。
6)自動化、模塊化、智能化:設(shè)計人性化、實現(xiàn)自動對中、自動校正、操作智能化、使用方便、免維護等都是用戶對儀器的要求。
7)分散器:只有經(jīng)過充分的分散,才能保證真實準確的測量結(jié)果。具有分散功能的粒度分析儀選用的濕法分散器通常為連續(xù)可調(diào)的超聲分散器和攪拌分散器;選用的干法分散器通常為密閉式測量分散器或噴射式分散器。