激光粒度分布仪是一种用于测量和分析颗粒大小分布的精密仪器,主要利用激光技术进行粒度分析。其核心原理是激光散射技术。当激光束照射到颗粒样品时,颗粒会对激光产生散射现象。散射光的强度、角度和偏振状态与颗粒的大小、形状、折射率等参数密切相关。根据米氏散射理论(Mie Theory),当颗粒的直径与激光波长相近或更大时,散射光的强度与颗粒的直径呈一定的函数关系。因此,通过测量散射光的分布,可以计算出颗粒的粒度分布。
1、光学系统
激光器:通常为半导体激光器,能够发出具有特定波长的激光束,该光束作为仪器的光源用于照射被测颗粒。
透镜系统:包括聚焦透镜、傅里叶透镜等。聚焦透镜的作用是将激光束聚焦到测量窗口内的颗粒上;傅里叶透镜则负责将散射光汇聚到光电探测器阵列上,以实现对散射光的准确接收和测量。
2、样品分散系统
进样器:可分为普通湿法进样器、微量进样器、干法进样器、喷雾进样器等。其主要功能是将待测样品均匀地输送到测量区域,并使样品在测量过程中保持良好的分散状态,避免颗粒团聚影响测量结果。
分散介质供应与循环系统:对于湿法测量,需要有分散介质(如水、乙醇等)的供应和循环装置,以确保样品在测量过程中始终处于悬浮状态,同时通过搅拌、超声等方式帮助样品分散。
3、测量区
样品池:是颗粒与激光相互作用的区域,样品在此区域内以分散状态存在,激光照射到样品池中的颗粒时产生散射光。
测量窗口:用于让被完q分散的悬浮样品通过,以便仪器获取准确的粒度信息。
4、光电探测系统
光电探测器阵列:由多个光电探测器组成,如PMT光电倍增管或APD雪崩式光子计数器等。它们分布在散射光经过傅里叶透镜的焦平面上,用于接收散射光信号,并将其转换为电信号。
5、信号处理与分析系统
放大器与滤波电路:对接收到的光电信号进行放大和滤波处理,以提高信号的强度和质量,便于后续的分析和处理。
模数转换器:将放大后的模拟电信号转换为数字信号,以便计算机能够进行处理和分析。
计算软件:根据特定的算法和模型,对数字信号进行处理和分析,计算出颗粒的粒度分布、平均粒径、中位径等参数,并生成相应的测试报告。
