激光粒度儀及其原理介紹

激光粒度分析儀儀是根據光的散射原理測量粉顆粒大小的，是一種比較通用的粒度儀。其特點是測量的動態范圍寬、測量速度快、操作方便，尤其適合測量粒度分布范圍寬的粉體和液體霧滴。對粒度均勻的粉體，比如磨料微粉，要慎重選用。

激光粒度儀集成了激光技術、現代光電技術、電子技術、精密機械和計算機技術，具有測量速度快、動態范圍大、操作簡便、重復性好等優點，現已成為全世界最流行的粒度測試儀器。

激光粒度儀作為一種新型的粒度測試儀器，已經在其它粉體加工與應用領域得到廣泛的應用。它的特點是測試速度快、重復性好、準確性好、操作簡便。對提高產品質量、降低能源消耗有著重要的意義。

激光粒度儀是根據顆粒能使激光產生散射這一物理現象測試粒度分布的。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散的現象。如圖1所示。  

圖1  激光束在無阻礙狀態下的傳播示意圖

米氏散射理論表明，當光束遇到顆粒阻擋時，一部分光將發生散射現象，散射光的傳播方向將與主光束的傳播方向形成一個夾角θ，θ角的大小與顆粒的大小有關，顆粒越大，產生的散射光的θ角就越小；顆粒越小，產生的散射光的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，如圖2所示。進一步研究表明，散射光的強度代表該粒徑顆粒的數量。這樣，測量不同角度上的散射光的強度，就可以得到樣品的粒度分布了。 

圖2  不同粒徑的顆粒產生不同角度的散射光

為了測量不同角度上的散射光的光強，需要運用光學手段對散射光進行處理。我們在光束中的適當的位置上放置一個富氏透鏡，在該富氏透鏡的后焦平面上放置一組多元光電探測器，不同角度的散射光通過富氏透鏡照射到多元光電探測器上時，光信號將被轉換成電信號并傳輸到電腦中，通過專用軟件對這些信號進行處理，就會準確地得到粒度分布了，如圖3所示。 

圖3  激光粒度儀原理示意圖

激光粒度儀是根據顆粒能使激光產生散射這一物理現象測試粒度分布的。由于激光具有很好的單色性和極強的方向性，所以一束平行的激光在沒有阻礙的無限空間中將會照射到無限遠的地方，并且在傳播過程中很少有發散的現象。如圖7所示。

當光束遇到顆粒阻擋時，一部分光將發生散射現象，如圖8。散射光的傳播方向將與主光束的傳播方向形成一個夾角θ。散射理論和實驗結果都告訴我們，散射角θ的大小與顆粒的大小有關，顆粒越大，產生的散射光的θ角就越小；顆粒越小，產生的散射光的θ角就越大。在圖8中，散射光I1是由較大顆粒引起的；散射光I2是由較小顆粒引起的。進一步研究表明，散射光的強度代表該粒徑顆粒的數量。這樣，在不同的角度上測量散射光的強度，就可以得到樣品的粒度分布了。

為了有效地測量不同角度上的散射光的光強，需要運用光學手段對散射光進行處理。我們在圖8所示的光束中的適當的位置上放置一個富氏透鏡，在該富氏透鏡的后焦平面上放置一組多元光電探測器，這樣不同角度的散射光通過富氏透鏡就會照射到多元光電探測器上，將這些包含粒度分布信息的光信號轉換成電信號并傳輸到電腦中，通過專用軟件用Mie散射理論對這些信號進行處理，就會準確地得到所測試樣品的粒度分布了，如圖9所示。

激光粒度分析儀原理

光在傳播中，波前受到與波長尺度相當的隙孔或顆粒的限制，以受限波前處各元波為源的發射在空間干涉而產生衍射和散射，衍射和散射的光能的空間（角度）分布與光波波長和隙孔或顆粒的尺度有關。用激光做光源，光為波長一定的單色光后，衍射和散射的光能的空間（角度）分布就只與粒徑有關。對顆粒群的衍射，各顆粒級的多少決定著對應各特定角處獲得的光能量的大小，各特定角光能量在總光能量中的比例，應反映著各顆粒級的分布豐度。按照這一思路可建立表征粒度級豐度與各特定角處獲取的光能量的數學物理模型，進而研制儀器，測量光能，由特定角度測得的光能與總光能的比較推出顆粒群相應粒徑級的豐度比例量。

激光粒度分析儀

采用濕法分散技術，機械攪拌使樣品均勻散開，超聲高頻震蕩使團聚的顆粒充分分散，電磁循環泵使大小顆粒在整個循環系統中均勻分布，從而在根本上保證了寬分布樣品測試的準確重復。

測試操作簡便快捷：放入分散介質和被測樣品，啟動超生發生器使樣品充分分散，然后啟動循環泵，實際的測試過程只有幾秒鐘。測試結果以粒度分布數據表、分布曲線、比表面積、D10、D50、D90等方式顯示、打印和記錄.

輸出數據豐富直觀：本儀器的軟件可以在各種計算機視窗平臺上運行，具有操作簡單直觀的特點，不僅對樣品進行動態檢測，而且具有強大的數據處理與輸出功能,用戶可以選擇和設計最理想的表格和圖形輸出。