湖南湖南實驗室儀器的激光粒度分析儀測試原理
湖南實驗室儀器激光(guang)粒度分析儀的測試原(yuan)理
當光束前進過程中遇到顆(ke)粒(li)時,將發生(sheng)散射(she)現(xian)象(xiang),散射(she)光與光束初始傳播方向形成一個夾角θ,散射(she)角的(de)大小與顆(ke)粒(li)的(de)粒(li)徑相關,顆(ke)粒(li)越(yue)大,產生(sheng)的(de)散射(she)光的(de)θ角就(jiu)越(yue)小;顆(ke)粒(li)越(yue)小,產生(sheng)的(de)散射(she)光的(de)θ角就(jiu)越(yue)大。這樣(yang),測量不同角度(du)上的(de)散射(she)光的(de)強度(du),就(jiu)可(ke)以得(de)到樣(yang)品的(de)粒(li)度(du)分布了。
激光(guang)粒度(du)(du)分(fen)析儀就是(shi)利(li)用(yong)光(guang)的(de)(de)(de)(de)散射原理測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)粉(fen)(fen)顆粒大(da)小的(de)(de)(de)(de),是(shi)一(yi)種當前粒度(du)(du)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)領域(yu)(yu)應(ying)用(yong)廣(guang)泛的(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)粒度(du)(du)儀。其特(te)點(dian)是(shi)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)的(de)(de)(de)(de)動態范(fan)圍寬、測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)速度(du)(du)快、操作方(fang)便,尤其適(shi)合測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)粒度(du)(du)分(fen)布范(fan)圍寬的(de)(de)(de)(de)粉(fen)(fen)體和(he)液(ye)體霧(wu)滴。激光(guang)粒度(du)(du)儀作為一(yi)種測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)性(xing)能優異和(he)適(shi)用(yong)領域(yu)(yu)極廣(guang)的(de)(de)(de)(de)粒度(du)(du)測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)儀器,已經在其它粉(fen)(fen)體加工(gong)與(yu)應(ying)用(yong)領域(yu)(yu)得到廣(guang)泛的(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)
備注:本文(wen)所提的(de)激光(guang)粒度儀(yi)(yi)是指基于靜態散射光(guang)原(yuan)(yuan)理(li)的(de)激光(guang)粒度儀(yi)(yi),請注意與動態散射光(guang)原(yuan)(yuan)理(li)的(de)納米(mi)粒度儀(yi)(yi)區分開來。
隨著粉體(ti)技術的發展(zhan),對粒(li)度(du)分析儀(yi)的性能(neng)要(yao)求(qiu)在(zai)逐步的提(ti)高,特別是粒(li)度(du)儀(yi)的量程(cheng)要(yao)求(qiu)越來越寬。測量下限要(yao)求(qiu)達到(dao)幾(ji)百(bai)甚(shen)至(zhi)幾(ji)十個納米,測量上限要(yao)求(qiu)達到(dao)一千(qian)甚(shen)至(zhi)幾(ji)千(qian)微米。這對新型(xing)激光粒(li)度(du)儀(yi)設計者提(ti)出了極大的挑(tiao)戰。
顆(ke)(ke)粒(li)(li)越(yue)(yue)(yue)細,散(san)(san)射光(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)角度(du)(du)(du)越(yue)(yue)(yue)小(xiao),微(wei)小(xiao)顆(ke)(ke)粒(li)(li)的(de)(de)(de)(de)散(san)(san)射光(guang)(guang)甚至在(zai)360度(du)(du)(du)范圍內都(dou)有(you)分布(bu)。為(wei)了(le)拓展儀(yi)(yi)器的(de)(de)(de)(de)測量下限。需要(yao)有(you)非常(chang)規的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)學設計(ji)。顆(ke)(ke)粒(li)(li)越(yue)(yue)(yue)小(xiao),分布(bu)在(zai)360度(du)(du)(du)空(kong)間(jian)范圍的(de)(de)(de)(de)散(san)(san)射光(guang)(guang)光(guang)(guang)強(qiang)差(cha)(cha)越(yue)(yue)(yue)小(xiao),當(dang)顆(ke)(ke)粒(li)(li)小(xiao)到一(yi)定(ding),光(guang)(guang)強(qiang)差(cha)(cha)將小(xiao)得(de)幾(ji)乎難(nan)以被分辨出來(lai)。這(zhe)(zhe)時就到了(le)激(ji)光(guang)(guang)粒(li)(li)度(du)(du)(du)儀(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)測量下限了(le)。光(guang)(guang)學設計(ji)上(shang)的(de)(de)(de)(de)障礙和散(san)(san)射光(guang)(guang)本身的(de)(de)(de)(de)特性決定(ding)了(le)常(chang)規激(ji)光(guang)(guang)粒(li)(li)度(du)(du)(du)儀(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)測量下限一(yi)般在(zai)0.02微(wei)米左右。當(dang)顆(ke)(ke)粒(li)(li)較大(da)時,同(tong)樣也會遇到技(ji)術(shu)困難(nan)。大(da)顆(ke)(ke)粒(li)(li)的(de)(de)(de)(de)散(san)(san)射角度(du)(du)(du)很小(xiao),不(bu)容(rong)易分辨和測量。要(yao)想有(you)效分辨大(da)顆(ke)(ke)粒(li)(li)的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)強(qiang)分布(bu)。可以簡單的(de)(de)(de)(de)拉長聚(ju)焦(jiao)鏡頭的(de)(de)(de)(de)焦(jiao)距(例如500甚至1000毫米以上(shang)),但是焦(jiao)距大(da)將導致(zhi)激(ji)光(guang)(guang)粒(li)(li)度(du)(du)(du)儀(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)體積(ji)大(da)幅(fu)增(zeng)加,且非常(chang)不(bu)便于小(xiao)顆(ke)(ke)粒(li)(li)的(de)(de)(de)(de)大(da)角度(du)(du)(du)散(san)(san)射光(guang)(guang)探測。同(tong)時對鏡頭的(de)(de)(de)(de)加工精度(du)(du)(du)要(yao)求(qiu)也會更高。這(zhe)(zhe)個(ge)技(ji)術(shu)難(nan)點使(shi)得(de)常(chang)規設計(ji)的(de)(de)(de)(de)激(ji)光(guang)(guang)粒(li)(li)度(du)(du)(du)儀(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)真實測量上(shang)限很難(nan)超過1200微(wei)米。
Rise系列激光粒度(du)儀(yi)采(cai)用(yong)全(quan)量程米氏散射(she)理論,充(chong)分考慮到(dao)被測顆粒和分散介質的折射(she)率等(deng)光學性質,根(gen)據(ju)大(da)小不同的顆粒在各角度(du)上散射(she)光強的變化(hua)反演(yan)出顆粒群的粒度(du)分布數據(ju)。
顆(ke)(ke)粒(li)測(ce)(ce)試的數據(ju)計算一般分(fen)為無(wu)約(yue)(yue)束擬(ni)合(he)(he)反(fan)(fan)演(yan)和有約(yue)(yue)束擬(ni)合(he)(he)反(fan)(fan)演(yan)兩(liang)種(zhong)方法。有約(yue)(yue)束擬(ni)合(he)(he)反(fan)(fan)演(yan)在(zai)計算前假設顆(ke)(ke)粒(li)群符合(he)(he)某種(zhong)分(fen)布規律(lv)(lv),再根(gen)據(ju)該規律(lv)(lv)反(fan)(fan)演(yan)出粒(li)度分(fen)布。這種(zhong)運算相對比較簡單,但由于(yu)事先的假設與實際情況之間不可(ke)避免會存(cun)在(zai)偏差,從而有約(yue)(yue)束擬(ni)合(he)(he)計算出的測(ce)(ce)試數據(ju)不能真實反(fan)(fan)映(ying)顆(ke)(ke)粒(li)群的實際粒(li)度分(fen)布。
無約束擬合反(fan)演(yan)即(ji)測試前對(dui)顆粒(li)(li)(li)群(qun)不(bu)做任何假設,通過光強直(zhi)接準確(que)地(di)計算出(chu)顆粒(li)(li)(li)群(qun)的粒(li)(li)(li)度分(fen)布。這種計算前提(ti)是合理(li)(li)的探測器(qi)設計和(he)粒(li)(li)(li)度分(fen)級,給設備(bei)本身提(ti)出(chu)很(hen)高的要求。我公司生產(chan)激(ji)光粒(li)(li)(li)度儀采(cai)用非均勻性交叉三維扇形矩陣排列的探測器(qi)陣列和(he)合理(li)(li)的粒(li)(li)(li)度分(fen)級,從(cong)而能夠準確(que)地(di)測量顆粒(li)(li)(li)群(qun)的粒(li)(li)(li)度分(fen)布。
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