粒度儀是用物理的方法測(cè)試固體顆粒的大小和分布的一種儀器。
根據(jù)測(cè)試原理的不同分為沉降式粒度儀、沉降天平、激光粒度儀、光學(xué)顆粒計(jì)數(shù)器、電阻式顆粒計(jì)數(shù)器、顆粒圖像分析儀等。
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(guò)測(cè)量區(qū)，以便儀器獲得樣品的粒度信息。
激光粒度儀測(cè)試對(duì)象
1．各種非金屬粉：如重鈣、輕鈣、滑石粉、高嶺土、石墨、硅灰石、水鎂石、重晶石、云母粉、膨潤(rùn)土、硅藻土、黏土等。
2．各種金屬粉：如鋁粉、鋅粉、鉬粉、鎢粉、鎂粉、銅粉以及稀土金屬粉、合金粉等。
3．其它粉體：如催化劑、水泥、磨料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、食品、涂料、染料、熒光粉、河流泥沙、陶瓷原料、各種乳濁液。
激光粒度儀是通過(guò)激光散射的方法來(lái)測(cè)量懸浮液，乳液和粉末樣品顆粒分布的多用途儀器 。
具有測(cè)試范圍寬、測(cè)試速度快、結(jié)果準(zhǔn)確可靠、重復(fù)性好、操作簡(jiǎn)便等突出特點(diǎn)，是集激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、光電子技術(shù)于一體的新一代粒度測(cè)試儀器。
激光粒度儀是全球范圍內(nèi)公認(rèn)的先進(jìn)，快捷的顆粒測(cè)試儀器，國(guó)內(nèi)國(guó)外有不少研制激光粒度儀的廠家，產(chǎn)品種類也比較繁多，如何才能選擇一款適合自己的激光粒度儀呢？以下這幾個(gè)產(chǎn)品關(guān)鍵點(diǎn)是必須要考慮的： 一、激光器選擇： 激光粒度儀的重要部件之一，主要有HE-NE激光器和半導(dǎo)體激光器兩種，其中HE-NE激光器的各項(xiàng)性能均優(yōu)于半導(dǎo)體激光器，且成本也遠(yuǎn)高于半導(dǎo)體激光器，半導(dǎo)體激光器單向性差的問(wèn)題，對(duì)測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性影響很大。因此推薦用戶選擇HE-NE激光器?！ 《?、光電探測(cè)器： 國(guó)內(nèi)產(chǎn)品采用的光電探測(cè)器的種類大同小異，一般就是半環(huán)式、點(diǎn)陣式等，半環(huán)式的優(yōu)勢(shì)是能夠以較少的通道數(shù)達(dá)到很高的探測(cè)精度。而且在出現(xiàn)斷環(huán)時(shí)可以臨時(shí)采取并環(huán)操作，對(duì)測(cè)試結(jié)果影響很小。點(diǎn)陣式屬于比較老的探測(cè)器類型，現(xiàn)在用的比較少。 三、儀器結(jié)構(gòu)問(wèn)題： 主要分為整體式和分體式，整體式就是將分散系統(tǒng)和測(cè)試系統(tǒng)整合為一體，協(xié)同操作，分體式則是分散系統(tǒng)獨(dú)立于測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)試者需要先操作分散系統(tǒng)，將樣品分散好再將分散好的樣品通過(guò)管道導(dǎo)入測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。這樣的缺點(diǎn)是協(xié)同操作性不好，比較重的顆粒容易在管道中沉淀，清洗不便且對(duì)測(cè)試結(jié)果有一定影響，現(xiàn)在整體式結(jié)構(gòu)的儀器是發(fā)展方向，進(jìn)口產(chǎn)品大都采用整體式結(jié)構(gòu)，國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品也慢慢在向整體式結(jié)構(gòu)發(fā)展?！ ∷?、光路設(shè)計(jì)問(wèn)題： 光路設(shè)計(jì)是激光粒度儀研制的基礎(chǔ)，進(jìn)口產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)不但在制造工藝上，光路的設(shè)計(jì)水平也是技術(shù)先進(jìn)的標(biāo)志，國(guó)內(nèi)的廠家現(xiàn)在大都采用簡(jiǎn)單的平行光路設(shè)計(jì)。
所謂激光粒度儀是專指通過(guò)顆粒的衍射或散射光的空間分布（散射譜）來(lái)分析顆粒大小的儀器。根據(jù)激光散射原理，顆粒大小不同，散射光能量隨散射角度的分布也不同，此種分布稱為散射譜。激光粒度儀就是通過(guò)檢測(cè)顆粒群的散射譜反演顆粒大小及其分布的。 1、為什麼散射/衍射激光粒度儀必須采用激光作光源? 激光粒度儀是通過(guò)檢測(cè)顆粒的散射譜來(lái)分析顆粒大小與分布的，因此能否獲得清晰的散射譜至關(guān)重要，激光是一種準(zhǔn)直性，單色性良好的光源，只有采用激光才能在散射/衍射粒度儀器中得到清晰的散射譜分布。用多種波長(zhǎng)混合的光源不可能獲得清晰的散射譜，只能獲得多種散射譜的疊加，因此不能用于粒度儀。 在多種激光器中半導(dǎo)體激光與氣體激光相比，氣體光源波長(zhǎng)短，線寬窄，單色性好，穩(wěn)定性遠(yuǎn)優(yōu)于半導(dǎo)體光源。因此微納與大多數(shù)專業(yè)公司選用了氣體激光器作為測(cè)量光源。 2、激光粒度儀與其他方法相比有什么優(yōu)勢(shì)？ 激光粒度儀的光路實(shí)際是一個(gè)二維傅立葉變換器，因此具有傅立葉變換的許多特點(diǎn)： 1、所有顆粒的散射信息是以光速并行傳輸?shù)竭_(dá)光電探測(cè)器的，因此速度快無(wú)與倫比； 2、探測(cè)器可以做的非常窄大約幾個(gè)微米，因此分辨率非常高； 3、測(cè)試過(guò)程顆粒散射不會(huì)受到人為因素的干擾，因此測(cè)試重復(fù)性超群； 4、根據(jù)傅立葉變換的平移不變性，顆粒在樣品池中的運(yùn)動(dòng)速度不會(huì)影響頻譜分布，因此適用于動(dòng)態(tài)顆粒的測(cè)試，這是其他粒度測(cè)試方法所無(wú)法比擬的，這成為了顆粒在線測(cè)試?yán)碚撘罁?jù)。 3、激光粒度儀測(cè)量下限是多少？ 激光粒度儀測(cè)量粒度的原理是MIE散射理論。 MIE散射理論用數(shù)學(xué)語(yǔ)言精確描述了折射率為n、吸收率為m的特定物質(zhì)的，粒徑為d球型顆粒，在波長(zhǎng)為λ單色光照射下，散射光強(qiáng)度隨散射角θ變化的空間分布函數(shù)，此函數(shù)也稱為散射譜。根據(jù)MIE散射理論可以看出顆粒越大，前向散射越強(qiáng)而后向散射越弱；隨著顆粒粒徑的減小，前向散射迅速減弱而后向散射逐漸增強(qiáng)。激光粒度儀正是通過(guò)設(shè)置在不同散射角度的光電探測(cè)器陣列，測(cè)試顆粒的散射譜，由此確定顆粒粒徑的大小。這種散射譜對(duì)于特定顆粒在空間具有穩(wěn)定分布的特征，因此稱此種原理的儀器為靜態(tài)激光粒度儀。 但是當(dāng)顆粒粒徑小到一定的程度dm，與另一種更小顆粒dm-δ相比，如果二種顆粒的散射譜非常相似，以至不能被光電探測(cè)器陣列所分辨，就認(rèn)為達(dá)到了激光粒度儀的測(cè)量極限，此粒徑dm就是激光粒度儀的測(cè)量下限。 此極限還與激光波長(zhǎng)有關(guān)，研究表明紅光635nm波長(zhǎng)的激光測(cè)量極限為50納米，而藍(lán)光405nm波長(zhǎng)的激光測(cè)量理論極限為20nm。 理論上，靜態(tài)激光粒度儀欲分辨納米級(jí)的顆粒至少需要二個(gè)條件： 1、具有測(cè)量后向散射的光電探測(cè)器陣列，2、需要用波長(zhǎng)更短的激光器。在可見(jiàn)光的范圍內(nèi)，20nm是靜態(tài)激光粒度儀的理論測(cè)量下限。
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