激光粒度仪应用与发展

激光粒度仪应用与发展

        激光粒度分析仪简介

激光粒度分析仪通过测量一个粒子群的衍射光谱并由计算机处理来分析粒子分布。可用于测量各种固体颗粒、液滴、气泡和任何两相悬浮颗粒物的粒度分布，测量运动颗粒群的粒度分布。它不受颗粒的物理和化学性质的限制。该类仪器由于采用超声波、搅拌、循环样品分散系统，测量范围广（测量范围可达0.02~2000微米，有的甚至更宽）；自动化程度高；操作方便；测试速度快；测量结果准确、可靠且可重复。可广泛用于石油化工、陶瓷、染料、水泥、煤粉、磨料、金属粉、淤泥、矿石、雾滴、乳状液等粒度的测定。
测量的基本原理

激光粒度分析仪是根据粒子能引起激光散射的物理现象来测试粒度分布。由于激光具有良好的单色性和强方向性，平行的激光束将在无限空间内照射到无限远的地方而不受阻碍，传播过程中几乎没有发散。当光束被粒子阻挡时，一部分光会发生散射。散射光的传播方向会与主光的传播方向形成角度θ。散射理论和结果证明散射角θ的大小与粒子的大小有关。粒子越大，散射光的θ角越小；粒子越小，散射光的θ角越大。

激光粒度仪的经典光路由发射窗、接收窗和测量窗三部分组成。发射部分由光源和光束处理装置组成，主要为仪器提供单色平行光作为照明光。接收器是仪器光学结构的关键。测量窗口主要是让被测样品以完全分散的悬浮状态通过测量区域，以便仪器获取样品的粒径信息。

由于焦平面上的光强分布等于物体的光幅分布函数的数学傅里叶变换模数的平方（无论它放在镜头前面的哪个位置），即物体的光谱物体的光幅分布。激光粒子分析仪把探测器放在透镜的后焦平面上，所以平行光在相同的传播方向焦点将在探测器的同一点上。数据检测器由多个以光轴为中心的同心圆环组成，每个圆环是一个独立的检测单元。这种探测器也称为圆形光电探测器阵列，或简称光电探测器阵列。

激光器发出的激光束经过聚焦、低通滤波和准直后成为直径8~25mm的平行光。平行光束击中测量窗口中的粒子后发生散射。散射光通过傅立叶透镜后，相同散射角的光聚焦在探测器的相同半径上。一个检测单元输出的光电信号代表一个角度范围内的散射光能量（大小由检测器内外半径之差和镜头焦距决定），每个单元输出的信号构成散射光能量的分布。虽然散射光的强度分布总是中心大边缘小，但检测单元的面积总是内小外大，所以被测光能分布的峰值一般在某个单元上在中心和边缘之间。粒径越小，散射光的分布范围越大，光能分布的峰值也向外偏移。因此，不同尺寸的粒子对应不同的光能分布。相反，样品的粒度分布可以从测量的光能分布计算。

测量下限是激光粒度仪的一项重要技术指标。激光粒度仪光学结构的改进，基本上是为了扩展小颗粒段的测量下限或分辨率。其基本思想是增加散射光的测量范围、测量精度或减小照射光的波长。
激光粒度仪的应用

基于光散射理论的激光粒度仪已广泛应用于粉末冶金、薄膜、隔膜材料、催化剂、绝缘材料、润滑剂、超导体、无线电技术等行业，涉及化学、医药、食品、建材等工业领域并发挥着越来越重要的作用。激光粒度分析仪可直接测量不同时间、不同地点大气中烟尘的含量，从而得到大气中烟尘的时空分布图，对解决环境污染具有一定的指导作用和性气候预测。近年来，水电部门的大气污染、金属氧化物、河流巡查等都成为激光粒度仪应用的新焦点。
激光粒度仪的应用前景

近年来，国外激光在线粒度测量技术因其连续自动采样、抗干扰能力强、显示报告实时、数据具有代表性等特点，发展迅速。但是，国内在这方面的开发和应用才刚刚起步，还有很大的差距。可以预测，在线粒度测量和监测的发展将为相关粉体行业带来巨大的利益和变化。激光在线检测技术将成为粒子检测领域竞争的焦点，并将逐步推广应用。在该领域研发更先进的采样分散装置（特别是超细颗粒），提高在线激光粒度仪的测试精度，使在线和离线测量结果一致，确保工业在线安装和**应用性和稳定性等问题值得进一步讨论和解决。

目前，激光法测量等效散射光强度球面直径，人们在用严格的电磁波理论解决椭圆等非球形粒子的光散射理论问题方面做了大量工作，其应用也得到了广泛的应用。执行。研究过。激光也可以在颗粒形状的测量中发挥作用。在考虑形状因子时，主要问题是散射函数复杂，计算量巨大。但是，随着粉体工业的发展和计算机计算能力的提高，颗粒形状的测量将变得越来越重要。

此外，从光能分布反演，特别是多峰窄分布颗粒样品的反演计算粒度分布的可靠、准确的算法也是国内外研究热点。米氏理论的测量极限使得激光粒度仪在纳米粒子的测量中具有更大的局限性。国外在动态光散射粒度仪测量纳米粒子方面做了很大努力，国内已有产品。研究和开发这项技术。