激光粒度仪应用与发展详解课件.ppt

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1、材化12-1张斌激光粒度仪应用与发展激光粒度仪是通过测量颗粒群的衍射光谱经计算机处理来分析其颗粒分布的。它可用来测量各种固态颗粒、雾滴、气泡及任何两相悬浮颗粒状物质的粒度分布、测量运动颗粒群的粒径分布。它不受颗粒的物理化学性质的限制。该类仪器因具有超声、搅拌、循环的样品分散系统，所以测量范围广（测量范围可0.02~2000微米，有的甚至更宽）；自动化程度程度高；操作方便；测试速度快；测量结果准确、可靠、重复性好。可广泛用于石油化工、陶瓷、染料、水泥、煤粉、研磨材料、金属粉末、泥沙、矿石、雾滴、乳浊液等粒度的测定。如国产JL、

2、WJL系列激光粒度分析仪，英国产Mastersizer系列激光粒度分析仪，以及可用来测定纳米级的PCS纳米粒度分析仪。激光粒度仪介绍测量基本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。当光束遇到颗粒阻挡时，一部分光将发生散射现象。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。散射理论和结果证明，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

3、；颗粒越小，产生的散射光的θ角就越大。激光粒度仪经典的光路如图所示。它由发射、接受和测量窗口等三部分组成。发射部分由光源和光束处理器件组成，主要是为仪器提供单色的平行光作为照明光。接收器是仪器光学结构的关键。测量窗口主要是让被测样品在完全分散的悬浮状态下通过测量区，以便仪器获得样品的粒度信息。接收器由傅立叶透镜和光电探测器阵列组成。所谓傅立叶透镜就是针对物方在无限远，像方在后焦面的情况消除像差的透镜。激光粒度仪的光学结构是一个光学傅立叶变换系统，即系统的观察面为系统的后焦面。由于焦平面上的光强分布等于物体（不论其放置在透镜前

4、的什么位置）的光振幅分布函数的数学傅立叶变换的模的平方，即物体光振幅分布的频谱。激光粒度仪将探测器放在透镜的后焦面上，因此相同传播方向的平行光将聚焦在探测器的同一点上。探测器由多个中心在光轴上的同心圆环组成，每一环是一个独立的探测单元。这样的探测器又称为环形光电探测器阵列，简称光电探测器阵列。激光器发出的激光束经聚焦、低通滤波和准直后，变成直径为8~25mm的平行光。平行光束照到测量窗口内的颗粒后，发生散射。散射光经过傅立叶透镜后，同样散射角的光被聚焦到探测器的同一半径上。一个探测单元输出的光电信号就代表一个角度范围（大小由

5、探测器的内、外半径之差及透镜的焦距决定）内的散射光能量，各单元输出的信号就组成了散射光能的分布。尽管散射光的强度分布总是中心大，边缘小，但是由于探测单元的面积总是里面小外面大，所以测得的光能分布的峰值一般是在中心和边缘之间的某个单元上。当颗粒直径变小时，散射光的分布范围变大，光能分布的峰值也随之外移。所以不同大小的颗粒对应于不同的光能分布，反之由测得的光能分布就可推算样品的粒度分布。测量下限是激光粒度仪重要的技术指标。激光粒度仪光学结构的改进基本上都是为了扩展其测量下限或是小颗粒段的分辨率基本思路是增大散射光的测量范围、测量

6、精度或者减少照明光的波长。激光粒度仪的结构仪器系统的组成主要包括三部分，1）主机（光学元件），标志为MasterSizer2000；主机用来收集测量样品内粒度大小的原始数据。2）附件（进样器），标识为Hydro2000G(普通湿法)；附件唯一的目的就是将样品分散混匀充分并传送到主机以便于测量。3）计算机和Malvern测量软件；Malvern软件可定义、控制整个测量过程，并同时处理测量的粒度分布数据、显示结果并打印报告。仪器主要性能指标：1）单量程检测范围0.02～2000μｍ的颗粒直径，无需更换镜头。2）检测速度快，扫描速

7、度1000次/s。任何粒度分布在此范围之内的固体、液体样品，都可以在30s之内完成光路校正、背景扣除、取样（6000次）、数据处理、报告生成等全部操作。3)真正的激光衍射方法，完全符合1997年颁布的ISO13320激光衍射方法粒度分析国际标准。4）MS2000具有SOP（StandardOperationProgramme）功能，即标准操作规程。在软件的指引下完成设置和自动操作，消除人为操作误差和外部环境影响误差。所以SOP特别适合跨地域的质量控制，为不同试验室的试验数据对比带来了方便。在水利行业，可保证各泥沙室的颗粒分析

8、在相同控制参数下完成，使资料更具一致性。5）高度智能化，MS2000采用最先进的模块化设计思想，干、湿进样器转换方便。当进样器与主机连接时，软件自动识别干法或湿法进样器。当操作者遇到问题或对仪器操作不熟悉时，可以通过软件提示功能解决问题。6）结果报告形式多样，可提供粒度分布数据、图形、平均