臺(tái)式激光粒度分析儀成為化工、制藥、電池、水文地質(zhì)、礦業(yè)、水泥、涂料、稀土、航天、墨粉、3D打印和粉末快速成型等諸多行業(yè)顆粒粒度測(cè)量的儀器。
激光粒度儀測(cè)量粒度的原理是米氏散射理論。米氏散射理論用數(shù)學(xué)語言精確地描述了折射率為n、吸收率為m的特定物質(zhì)的粒徑為d的球形顆粒,在波長(zhǎng)為A單色光照射下,散射光強(qiáng)度隨散射角變化呈空間分布函數(shù),此函數(shù)也稱為散射譜。根據(jù)米氏散射理論可以得出顆粒越大,前向散射越強(qiáng)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(qiáng)。
激光粒度儀正是通過設(shè)置在不同散射角度的光電探測(cè)器陣列,測(cè)試顆粒的散射光強(qiáng)分布(在極坐標(biāo)下),由此確定顆粒粒徑的大小。這種散射譜對(duì)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。當(dāng)顆粒粒徑小到一定程度(波長(zhǎng)的1/10左右)時(shí),光強(qiáng)分布變成了兩個(gè)相互有重疊的圓。當(dāng)顆粒非常小時(shí),則前向圓和后向圓*對(duì)稱(此時(shí)稱為瑞利散射)。所以當(dāng)粒徑為dm的顆粒,其散射光強(qiáng)分布與非常小顆粒的散射光強(qiáng)分布相似,以至不能被光電探測(cè)器陣列及后續(xù)的信號(hào)處理電路所分辨,則認(rèn)為dm就是激光粒度儀的測(cè)量下限。
此極限還與激光波長(zhǎng)有關(guān),研究表明,紅光635nm波長(zhǎng)的激光粒度儀的測(cè)量極限為30mm,而藍(lán)光405nm波長(zhǎng)的激光粒度分析儀儀的測(cè)量極限為10mm。理論上,靜態(tài)激光粒度儀欲分辨納米級(jí)的顆粒至少需要兩個(gè)條件:(1)具有更寬范圍測(cè)量散射角度的光電探測(cè)器陣列;(2)需要用單色性更好的激光器，選氦氖氣體激光器，單色性好，對(duì)周邊溫度環(huán)境波動(dòng)小。在可見光的范內(nèi),10-30nm是靜態(tài)激光粒度儀的測(cè)量下限。
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