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激光粒度儀如何獲得顆粒的散射光能譜分布
1,、為什麼散射/衍射激光粒度儀必須采用激光作光源
激光粒度儀是通過檢測顆粒的散射譜來分析顆粒大小與分布的,因此能否獲得清晰的散射譜至關(guān)重要,,激光是一種準直性,,單色性良好的光源,只有采用激光才能在散射/衍射粒度儀器中得到清晰的散射譜分布,。用多種波長混合的光源不可能獲得清晰的散射譜,只能獲得多種散射譜的疊加,,因此不能用于粒度儀,。
在多種激光器中半導(dǎo)體激光與氣體激光相比,氣體光源波長短,,線寬窄,,單色性好,穩(wěn)定性遠優(yōu)于半導(dǎo)體光源,。因此微納與大多數(shù)專業(yè)公司選用了氣體激光器作為測量光源,。
2,、激光粒度儀與其他方法相比有什么優(yōu)勢?
激光粒度儀的光路實際是一個二維傅立葉變換器,,因此具有傅立葉變換的許多特點:1,、所有顆粒的散射信息是以光速并行傳輸?shù)竭_光電探測器的,因此速度快,;2,、探測器可以做的非常窄大約幾個微米,因此分辨率非常高,;3,、測試過程顆粒散射不會受到人為因素的干擾,因此測試重復(fù)性超群,;4,、根據(jù)傅立葉變換的平移不變性,顆粒在樣品池中的運動速度不會影響頻譜分布,,因此適用于動態(tài)顆粒的測試,,這是其他粒度測試方法所*的,這成為了顆粒在線測試理論依據(jù),。
3,、激光粒度儀測量下限是多少?
激光粒度儀測量粒度的原理是MIE散射理論,。 MIE散射理論用數(shù)學(xué)語言描述了折射率為n,、吸收率為m的特定物質(zhì)的,粒徑為d球型顆粒,,在波長為λ單色光照射下,,散射光強度隨散射角θ變化的空間分布函數(shù),此函數(shù)也稱為散射譜,。根據(jù)MIE散射理論可以看出顆粒越大,,前向散射越強而后向散射越弱;隨著顆粒粒徑的減小,,前向散射迅速減弱而后向散射逐漸增強,。激光粒度儀正是通過設(shè)置在不同散射角度的光電探測器陣列,測試顆粒的散射譜,,由此確定顆粒粒徑的大小,。這種散射譜對于特定顆粒在空間具有穩(wěn)定分布的特征,因此稱此種原理的儀器為靜態(tài)激光粒度儀,。
但是當(dāng)顆粒粒徑小到一定的程度dm,,與另一種更小顆粒dm-δ相比,如果二種顆粒的散射譜非常相似,以至不能被光電探測器陣列所分辨,,就認為達到了激光粒度儀的測量極限,,此粒徑dm就是激光粒度儀的測量下限。
此極限還與激光波長有關(guān),,研究表明紅光635nm波長的激光測量極限為50納米,,而藍光405nm波長的激光測量理論極限為20nm。
理論上,,靜態(tài)激光粒度儀欲分辨納米級的顆粒至少需要二個條件:1,、具有測量后向散射的光電探測器陣列,2,、需要用波長更短的激光器,。在可見光的范圍內(nèi),20nm是靜態(tài)激光粒度儀的理論測量下限,。