激光粒度分析儀的原理特點及其應用現狀

激光粒度分析儀的原理特點及其應用現狀

    粒度分析在材料工程、食品工程、制藥工程、石油化工、國防工業等領域具有重要作用。由于傳統的粒度測量方法操作繁瑣，耗時較長，已經越來越不能適應現代工業和科研快速反應的需求?，F代新興科技的發展使激光和微電子技術應用到粒度測量領域，完全克服了傳統方法所帶來的弊端，在大大減輕勞動強度的同時，加快了樣品的檢測速度，提高了檢測結果的質量。

　　近年來，有關粒度分布的測試技術和測試方法有很多，而激光粒度分析方法，因測量速度快、精度高及準確度好等特點被人們普遍認同。激光粒度儀顧名思義既然是粒度儀那當然是測量顆粒的，利用了激光具有的單色性和極強的方向性等特性，激光粒度儀是全球范圍內公認的，最快捷的顆粒測試儀器。

　　激光粒度分析儀的測量原理

　　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。

　　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。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。

　　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。

　　激光粒度分析儀的特點

　　1.測量粒徑范圍廣

　　激光粒度分析儀可進行從納米到微米量級如此寬范圍的粒度分布。約為：20nm~2000 μ m，某些情況下上限可達3500μm；由于儀器使用過程中無須更換鏡頭及調整光學系統，提高了系統的穩定性，簡化了操作過程。

　　2.適用范圍廣

　　激光粒度分析儀不僅能測量固體顆粒，還能測量液體中的粒子。

　　3.重現性好

　　激光粒度分析法與傳統方法相比，測試過程不受溫度變化、介質黏度，試樣密度及表面狀態等諸多因素的影響，只要將待測樣品均勻地展現于激光束中，激光粒度分析儀能給出準確可靠的測量結果。

　　4.測量速度快

　　整個測量過程在2 分鐘左右即可完成，某些儀器已實現了實時檢測和實時顯示，可以讓用戶在整個測量過程中觀察并監視樣品。

　　5.操作簡單

　　激光粒度分析儀能夠自動完成數據采集、分析處理、結果保存、打印等功能，操作簡單，自動化程度高。

　　激光粒度分析儀的應用現狀

　　最早用來測量粒度的設備是標準篩，但是它只能測量一個或幾個粒徑點上的篩余量，不能給出詳細的粒度分布；并且測試的勞動強度大、精度低。后來發展到用沉降式粒度儀測量，它雖然能夠測得詳細的粒度分布，但操作比較繁瑣、重復性較差、測量范圍窄。方法是激光粒度分析儀。由于它具有測量范圍寬、重復性好、速度快、操作容易等顯著優點，非常適合色釉料行業的使用。激光粒度儀的推廣應用對推動我國色釉料行業的技術進步顯然是有積極作用的。在推廣的過程中，也遇到一些問題，主要表現在兩方面：

　　1.與傳統篩分法結果的對比

　　色釉料行業傳統上用篩分法來檢測產品的粒度。盡管方法比較落后，但在全行業已得到廣泛的認可。因此有些初次使用激光粒度儀的用戶總是拿激光粒度儀在某粒徑點上的累積值與篩分的篩下百分含量進行對比，要求二者一致。直觀地想，這種對比是理所當然的。但是，粒度測量和一般的理化測量完全不同：不同原理的兩種粒度測量方法測試結果應該是不一致的，一致的反倒是特例，或是經過人為調整的。

　　受傳統觀念的束縛、思維習慣的影響或傳統生產工藝的制約，有時用戶會對上述差異表示不理解或強烈要求儀器供應商修改激光粒度分析儀的測試結果，使之與傳統結果一致。由于激光粒度儀使用了計算機作為部件，作這種修改并不難。問題是修改后測試結果失真。因此是讓用戶逐步接受激光粒度儀的結果。大家都清楚，激光粒度儀已經是一種很成熟的儀器，而且比篩分法要先進得多。

　　2.不同激光粒度儀之間的量值對比

　　有時用戶會發現不同的激光粒度儀給出的測試結果有差異。造成這種現象的原因有儀器光學結構的差異、數據分析軟件的不同、儀器工作狀態的漂移、人為的結果修改(比如為了與篩分結果相對照)等等。解決這一問題的有效方法是制備適合于本行業的標準樣品，用以校準所有的儀器。這需要全行業的配合與努力。

　　實際測試中，準確性是相對的，重復性是的：在實際顆粒測試中，激光粒度儀測試的結果我們無法評價其“準確”或“不準確”，因為樣品都是不規則形狀體，與其對比的測試結果也只是另外一種儀器測試所得，因此，我們只能說A儀器的測試結果相對于B儀器來說是準確的，而不能說A儀器測試結果就是準確或不準確，很多測試人員總是喜歡與馬爾文的來對比，只要符合就是準確，不符合就是不準確，這其實是個誤區?？剂績x器好壞的標準其實是重復性，對某一種樣品分別取樣測試，如果前一次和后一次測試結果差異小那說明儀器是穩定的，重復性好的，如果差異大那就說明這個儀器的測試效果不好。

（來源：中國化工儀器網）