激光粒度儀是一種利用光散射原理測量顆粒粒徑分布的儀器。其工作原理可以簡單概括為：當激光照射到顆粒上時，會產(chǎn)生衍射和散射現(xiàn)象。不同粒徑的顆粒產(chǎn)生不同的散射光分布，通過檢測散射光分布，可以反推出顆粒的粒徑分布。（備注：一般的激光散射法通常指靜態(tài)光散射法）

工作原理

激光粒度儀的工作原理是利用激光的散射現(xiàn)象來測量顆粒的大小，是一種當前粒度測量領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的的粒度儀，具有測量動態(tài)范圍寬、測量速度快、操作方便等特點。當激光照射到顆粒上時，會發(fā)生散射現(xiàn)象，散射光的強度和角度與顆粒的大小、形狀、折射率等因素有關(guān)。激光粒度儀通過收集和分析散射光的信號，來確定顆粒的大小分布，激光粒度儀作為一種測試性能優(yōu)異和適用領(lǐng)域極廣的粒度測試儀器，已經(jīng)在其它粉體加工與應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

激光粒度儀通常由激光器、樣品池、光學(xué)系統(tǒng)、探測器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成。激光器發(fā)出的激光經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)聚焦后，照射到樣品池中的顆粒上。顆粒散射的光被光學(xué)系統(tǒng)收集，并聚焦到探測器上。探測器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對這些電信號進行分析和處理，得到顆粒的大小分布信息。

在實際應(yīng)用中，為了提高測量的準確性和重復(fù)性，通常需要對樣品進行充分的分散和均勻化處理。此外，還需要根據(jù)樣品的性質(zhì)和測量要求，選擇合適的激光波長、光學(xué)系統(tǒng)和探測器等參數(shù)。

詳細工作原理

激光照射: 一束平行且單色的激光束照射到分散在液體或氣體中的顆粒上。

光散射: 當激光遇到顆粒時，一部分光被顆粒散射，散射光的角度和強度與顆粒的大小、形狀和折射率有關(guān)。

散射光檢測: 散射光被探測器接收，并轉(zhuǎn)換為電信號。

數(shù)據(jù)處理: 計算機對采集到的電信號進行分析，通過復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型和算法，將散射光分布轉(zhuǎn)化為顆粒的粒徑分布。

影響因素

顆粒的性質(zhì): 顆粒的形狀、折射率、密度等都會影響散射光的分布。

激光波長: 激光波長與顆粒尺寸的比值會影響散射光的角度分布。

探測器: 探測器的靈敏度、分辨率等會影響測量結(jié)果的準確性。

分散介質(zhì): 分散介質(zhì)的折射率、黏度等會影響散射光的傳播。

測量方法

米氏散射理論: 該理論描述了電磁波與球形粒子的相互作用，是激光粒度儀數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)。

傅里葉變換: 將散射光強度分布轉(zhuǎn)換為空間頻率分布，再通過反傅里葉變換得到粒徑分布。

分形理論: 用于描述顆粒的不規(guī)則形狀對散射光的影響。

激光粒度儀的優(yōu)點

測量范圍廣: 從納米級到毫米級顆粒均可測量。

測量速度快: 一般幾分鐘內(nèi)即可完成一次測量。

重復(fù)性好: 測量結(jié)果具有較好的重復(fù)性。

非破壞性: 對樣品無損。

自動化程度高: 操作簡單，數(shù)據(jù)處理自動化。

激光粒度儀的應(yīng)用

激光粒度儀廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，如：

材料科學(xué): 粉末材料、納米材料的粒度分析。

制藥工業(yè): 藥物粉末、乳液的粒度分析。

化工行業(yè): 顏料、涂料、催化劑的粒度分析。

食品行業(yè): 食品粉末、乳液的粒度分析。

環(huán)保領(lǐng)域: 水中懸浮物、大氣顆粒物的粒度分析。

總結(jié)

激光粒度儀是一種功能強大且應(yīng)用廣泛的儀器，通過測量光散射現(xiàn)象，可以快速、準確地獲得顆粒的粒徑分布信息。其工作原理雖然復(fù)雜，但其應(yīng)用卻非常廣泛，為材料科學(xué)、化學(xué)工程、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的研究提供了有力工具。