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(shí)，光束會(huì)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(qiáng)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(qiáng)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(jī)械學(xué)等多個(gè)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(shí)，會(huì)發(fā)生散射和衍射現(xiàn)象。散射光的角度和強(qiáng)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(kuò)束后成為平行光，再通過聚焦系統(tǒng)將平行光會(huì)聚到一個(gè)焦點(diǎn)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(gè)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(tuán)聚，以便準(zhǔn)確測量單個(gè)顆粒的大小。

4、光電探測器：

散射光由一個(gè)或多個(gè)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(qiáng)分布。

探測器收集的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步處理。

5、數(shù)據(jù)處理與分析：

計(jì)算機(jī)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(jì)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(shí)際需要選擇最合適的模型進(jìn)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(jí)設(shè)備還能提供顆粒形狀、比表面積等更詳細(xì)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(shí)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(diǎn)，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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