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激光粒度儀在粒度檢測(cè)中的應(yīng)用
激光粒度分析不僅在的材料工程,、國(guó)防工業(yè),、軍事科學(xué)、而且在眾多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用前景,。特別是高新材料科學(xué)的研究與開發(fā) ,產(chǎn)品的質(zhì)量控制等 ,如 :陶瓷,、粉末冶金、稀土,、電池,、制藥 、食品,、飲料 ,、水泥 、涂料 ,、粘合劑 、顏料,、塑料,、保健及化妝品 。
由于顆粒粒子的特異性能在于它的粒徑十分細(xì)小,粒徑大小是表征顆粒性能的一個(gè)重要參數(shù), 因此 ,對(duì)顆粒粒徑進(jìn)行測(cè)量是開展材料檢測(cè),、評(píng)價(jià)顆粒材料的重要指標(biāo),。當(dāng)光線照射到顆粒上時(shí)會(huì)發(fā)生散射,、衍射 。其衍射,、散射光強(qiáng)度均與粒子的大小有關(guān),。觀測(cè)其光強(qiáng)度,可應(yīng)用夫瑯和費(fèi)衍射理論和 Mie 散射理論求得粒子徑分布(激光衍射/散射法),。
光入射到球形粒子時(shí)可產(chǎn)生三類光:1)在粒子表面 ,、通過(guò)粒子內(nèi)部、經(jīng)粒子內(nèi)表面的反射光;2)通過(guò)粒子內(nèi)部而折射出的光;3)在表面的衍射光,。這些現(xiàn)象與粒子的大小無(wú)關(guān),。全都可以作為光散射處理 。一般地,,光散射現(xiàn)象可以用經(jīng)Maxwell 電磁方程式嚴(yán)密解出的 Mie 散射理論說(shuō)明,。但是,實(shí)際使用起來(lái)過(guò)于復(fù)雜, 為了求得實(shí)際的光強(qiáng)度,可根據(jù)入射波長(zhǎng) λ和粒子半徑r的關(guān)系 ,即 :r<<λ時(shí),Rayleigh 散射理論r>>λ時(shí),Fraunhofer衍射理論在使用上述理論時(shí) ,應(yīng)考慮到光的波長(zhǎng)和粒子徑的關(guān)系,在不同的領(lǐng)域使用不同的理論,。
粒子徑大于波長(zhǎng)的時(shí)候,由Fraunhofer 衍射理論求得的衍射光強(qiáng)度和 Mie散射理論求得的散射光強(qiáng)度大體是一致的,。因此,可以把Fraunhofer衍射理論作為 Mie 散射理論的近似處理,。這時(shí),光散射(衍射)的方向幾乎都集中在前方,其強(qiáng)度與粒子徑的大小有關(guān),有很大的變化,。即,表示粒子徑固有的光強(qiáng)度譜,。解出粒子的光強(qiáng)度分布(散射譜)就可以定出粒子徑,。當(dāng)波長(zhǎng)和粒子徑很接近的時(shí)候 ,不能用 Fraunhofer 的近似式來(lái)表示散射強(qiáng)度。這時(shí)有必要根據(jù) Mie 散射理論作進(jìn)一步討論,。在Mie 散射中的散射光強(qiáng)度由入射光波長(zhǎng)(λ),、粒子徑(a)、粒子和介質(zhì)的相對(duì)折射率(m)來(lái)確定,。