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为什么激光粒度分析仪有较低的测量极限?

编辑:北京海鑫瑞科技有限公司时间:2021-01-18

为什么激光粒度分析仪有较低的测量极限?

激光粒度分析仪测量粒度的原理是米氏散射理论。米氏散射理论用数学语言描述了折射率为N、吸收率为M、粒径为d的特定物质的球形粒子,在波长为A的单色光照射下,散射光强度随散射角的变化呈空间分布函数,也称散射光谱。根据米氏散射理论,可以得出粒子越大,前向散射越强,后向散射越弱的结论。随着粒径的减小,前向散射迅速减小,后向散射逐渐增大。

激光粒度仪通过以不同散射角度排列的光电探测器阵列测试颗粒的散射光强度分布(在坐标中),从而确定颗粒尺寸。这种散射光谱具有特定粒子在空间稳定分布的特点,因此基于这一原理的仪器称为激光粒度分析仪。当粒径小到一定程度(约为波长的1/10)时,光强分布变成两个重叠的圆。当粒子很小时,前向圆和后向圆是完全对称的(此时称为瑞利散射)。因此,当dm尺寸的粒子的散射光强度分布与非常小的粒子的散射光强度分布相似,以致不能被光电探测器阵列和后续的信号处理电路区分时,dm被认为是激光粒度分析仪的测量下限。

极限也与激光波长有关。研究表明,红光波长为635nm的激光粒度仪的测量极限为30mm,蓝光波长为405nm的激光粒度仪的测量极限为10mm,理论上,激光粒度分析仪至少需要两个条件来区分纳米级粒子:(1)散射角范围较宽的光电探测器阵列;(2)需要单色性较好的激光器,选用氦氖气体激光器,单色性好,对周围温度环境波动小。在可见光范围内,10-30纳米是激光粒度分析仪的测量下限。

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