激光粒度儀測粒徑原理

調(diào)皮搗蛋

基本原理:
1、散射和衍射：當(dāng)激光束遇到顆粒時，光束會偏離原來的傳播方向，產(chǎn)生衍射和散射。衍射和散射的角度與顆粒的直徑成反比，即顆粒直徑越小，衍射和散射角度越大。
2、米氏散射理論：對于在均勻、無吸收的介質(zhì)中的均勻球型顆粒，其散射光強與顆粒粒徑、光波長和顆粒及介質(zhì)的折射率之間存在復(fù)雜的關(guān)系。米氏理論描述了這種共振現(xiàn)象，即顆粒調(diào)諧并接收特定的波長，并在特定的空間角度分布內(nèi)重新發(fā)射能量。
3、衍射模型和反演算法：激光粒度儀使用一系列的光敏檢測器來測量不同角度上衍射光的強度，然后通過衍射模型和數(shù)學(xué)反演得到樣品的粒度分布。

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激光粒度儀測量粒徑的原理主要基于光散射理論。激光粒度儀是一種用于測量顆粒群粒度分布的精密儀器，其工作原理涉及光學(xué)、電子學(xué)、機械學(xué)等多個學(xué)科領(lǐng)域。以下是激光粒度儀測量粒徑的具體原理分析：

1、光散射現(xiàn)象：

當(dāng)光束照射到顆粒表面時，會發(fā)生散射和衍射現(xiàn)象。散射光的角度和強度與顆粒的大小、形狀和折射率有關(guān)。

大顆粒的散射角度較小，小顆粒的散射角度較大。這一特性被用來確定顆粒的尺寸分布。

2、激光光源：

激光粒度儀使用單一波長的激光作為光源，如氦氖激光器。這種光源具有高度的方向性和單色性，適合用作精密測量。

激光束經(jīng)過擴束后成為平行光，再通過聚焦系統(tǒng)將平行光會聚到一個焦點上，形成均勻分布的光斑。

3、樣品分散系統(tǒng)：

樣品通過適當(dāng)?shù)姆稚⑾到y(tǒng)（如攪拌、超聲波等）在測試區(qū)域形成一個均勻分布的顆粒流。

分散系統(tǒng)確保顆粒在測量過程中不發(fā)生團聚，以便準(zhǔn)確測量單個顆粒的大小。

4、光電探測器：

散射光由一個或多個光電探測器（如光電二極管陣列）接收，這些探測器能夠檢測不同角度上的光強分布。

探測器收集的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為電信號，然后由計算機系統(tǒng)進行進一步處理。

5、數(shù)據(jù)處理與分析：

計算機系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的算法（如米氏理論或弗朗霍夫近似）計算顆粒的大小分布。

軟件通常提供多種分布模型，用戶可以根據(jù)實際需要選擇最合適的模型進行分析。

6、結(jié)果輸出：

激光粒度儀最終輸出顆粒的粒度分布圖和相關(guān)參數(shù)，如平均粒徑、中位徑等。

高級設(shè)備還能提供顆粒形狀、比表面積等更詳細的信息。

綜上所述，激光粒度儀的測量原理主要是通過分析激光與顆粒相互作用時的散射和衍射行為來確定顆粒的大小和分布。這種方法具有非接觸式測量、快速、準(zhǔn)確等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、化工、制藥、能源等領(lǐng)域的粒度分析。

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