激光粒度分布讲义

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1、激光法测定粉体粒度分布一、实验目的与要求1、了解激光粒度仪的结构及测试原理。2、学会用激光粒度仪测试粉体的粒度分布并会分析测试结果。二、实验仪器Winner2000型激光粒度分析仪三、实验原理Winner2000型激光粒度分析仪是采用信息光学原理，通过测量颗粒群的空间频谱，分析其粒度分布。见图1，He—Ne激光器的激光束经扩束、滤波、汇聚后照射到测量区，测量区中的待测颗粒群在激光的照射下产生散射谱。散射谱的强度及其空间分布与被测颗粒群的大小及浓度有关，并被位于傅里叶透镜后焦面上的光电探测器阵列所接收，转换成电信号后经放大和模／数转换

2、送入内设的计算机，进行数据处理后，即可给出被测颗粒群的大小、分布等参数。激光器扩束滤波傅里叶变换样品检测光电探测器阵列光电转换及扩大模/数转换计算机数据处理屏幕显示图1仪器工作原理框图图四、实验步骤（1）接通仪器电源，预热10～15min。（2）打开前盖板，用小块白纸插入光路，白纸上若出现一圆形红色光斑，说明激光器工作正常。（3）样品池中注入分散介质，同时启动循环泵以便气泡排出，并使样品窗中充满分散介质，随时注意保持样品池中水位不低于1／3。启动Winnner2000软件，新建文件，详细填写“样品信息”和“测试信息”，然后选择“测试

3、”功能，进行背景测试：观察显示器上所显示的能谱分布是否均匀连续，如分布均匀连续，可认为光路正常，如果出现异常，则进一步冲洗直至正常为止。（4）加入适量被测样品，擦净样品池边积液，放下搅拌器，搅拌器自动启动。启动超声器，使样品在分散液中充分分散。（5）启动循环泵，使样品悬浮液循环流动，流经样品窗。（6）启动软件测试功能，观察能谱曲线与浓度指示，如果浓度过低可适当增加样品量，重复4，5，6。（7）当能谱稳定后，“定时存储”键，设定记录周期（秒），定时记录测试结果。实验结束时，按“结束”键，结束试验。（8）观察、打印测试结果。（9）样品池

4、的清洗：样品测试前后必须清洗样品池与样品窗及全部制样系统；清洗采用蒸馏水，自样品池注入，启动循环泵，循环冲洗10~15秒后至排水管放出，反复多次；清洗时，使计算机处于测试状态，观察能谱高度，直至分布均匀连续且较低，认为清洗完毕。思考题1.由粒度分布曲线确定试样的平均径(中位径及最大几率径)是多少?1.粒度分布有哪几中表示方法？2.激光粒度仪所测浓度的含义是什么？3.测量背景的作用是什么？1、激光法       激光粒度仪作为一种新型的粒度测试仪器，已经在粉体加工、应用与研究领域得到广泛的应用。它的特点是测试速度快、测试范围宽、重复性

5、和真实性好、操作简便等等。 激光法的粒度测试原理激光粒度仪是根据颗粒能使激光产生散射这一物理现象测试粒度分布的。由于激光具有很好的单色性和极强的方向性，所以一束平行的激光在没有阻碍的无限空间中将会照射到无限远的地方，并且在传播过程中很少有发散的现象。如图7所示。  当光束遇到颗粒阻挡时，一部分光将发生散射现象，如图8。散射光的传播方向将与主光束的传播方向形 成一个夹角θ。散射理论和实验结果都告诉我们，散射角θ的大小与颗粒的大小有关，颗粒越大，产生的散射光的θ角就越小；颗粒越小，产生的散射光的θ角就越大。在图8中，散射光I1是由较大颗

6、粒引起的；散射 光I2是由较小颗粒引起的。进一步研究表明，散射光的强度代表该粒径颗粒的数量。这样，在不同的角度上测量散射光的强度，就可以得到样品的粒度分布了。  为了有效地测量不同角度上的散射光的光强，需要运用光学手段对散射光进行处理。我们在图8所示的光束中的适当的位置上放置一个富氏透镜，在该富氏透镜的后焦平面上放置一组多元光电探测器，这样不同角 度的散射光通过富氏透镜就会照射到多元光电探测器上，将这些包含粒度分布信息的光信号转换成电信号并传输到电脑中，通过专用软件用Mie散射理论对这些信号进行处理，就会准确地得到所测试样品的粒度分

7、布了，如图9所示。)激光粒度仪的代表--BT-9300H激光粒度仪               图10是BT-9300H激光粒度仪系统示意图。BT-9300H激光粒度仪是一种性能优良的国产激光粒度仪。        它包括进口半导体激光器、76个多元光电探测器、光路系统、电路系统、软件系统、循环分散系统等。该仪器连续两年的产销量突破100台，还出口到韩国、台湾、土耳其、巴基斯坦等国家和地区。在台湾，经台北 科技大学叶正涛教授对比测试，BT-9300H激光粒度仪的主要测试指标与国外某著名品牌激光粒度仪非常接近，某些样品D50的偏甚至小

8、于5%。我们的实验同样证明了这一点。表3为BT-9300H激光粒度仪用户与国外著名品牌激光粒度仪的测试结果对照表。从中可以看出，两种仪器的一致性很好。由激光器发出的激光束，经滤波、扩束、准值后变成一束平行光，在该平行光束没有照射到颗粒