激光粒度仪计算系数矩阵

 

　　激光粒度仪由激光器(一般为He-Ne激光器或半导体激光器)发出的光束。经空间滤波器和扩束透镜后，得到了一个平行单色光束，该光束照射到由分散系统传输过来的颗粒样品后发生散射现象。研究表明，激光粒度仪散射光的角度和颗粒直径成反比，散射光强随角度的增加呈对数衰减。这些散射光经傅立叶透镜后成像在排列有多环光电探测器的焦平面上。多环探测器上的中央探测器用来测定样品的体积浓度，外围探测器用来接收散射光的能量并转换成电信号，而散射光的能量分布与颗粒粒度分布直接相关。激光粒度仪通过接收和测量散射光的能量分布就可以反演得出颗粒的粒度分布特征。

 

　　激光粒度仪是钛白粉碳酸钙等粉末涂料粒度测试的*选择，使用中首先应该考虑的就是动态范围的问题，这就关系到同时测量的zui大粒径与zui小粒径的比值问题，激光粒度仪当动态范围越大，使用越方便，测试宽分布样品的能力越强，而且一个样品的测试全过程一般只需两、三分钟，速度是非常快的，操作也非常方便，对环境要求也不高。

 

　　激光粒度仪理论分析认为，当颗粒与波长相比大很多时，Fraunhofer衍射模型本身有较高的性，可看作是Mie散射的一种近似。由于Mie理论计算复杂和计算机不易执行，早期的激光粒度仪一般都工作于Fraunhofer衍射原理，随着科学技术和计算机的发展，仪器制造商先是在亚微米范围内采用Mie理论，后来又在全范围内采用，称为“全Mie理论”。激光粒度仪原先以为大颗粒的测量可以使用Fraunhofer衍射理论，但是置于光场中的大颗粒除了具有衍射作用外，还有由几何光学的反射和折射引起的几何散射作用，后者就强度而言远小于前者，但总的能量不相上下。激光粒度仪用衍射理论计算光能分布显然忽视了几何散射，因而有较大误差，而Mie散射理论是描述颗粒光散射的严格理论。有关专家认为，对非吸收性颗粒，用Fraunhofer衍射理论分析散射光能时，将会“无中生有”地认为在仪器的测量下限附近有小颗粒峰(如果仪器可以进行多峰分析)。通过Fraunhofer衍射和严格Mie散射的数值计算结果的对比指出，Fraunhofer衍射适用的条件为：激光粒度仪测量下限大于3μm，或被测颗粒是吸收型且粒径大于1μm的。当仪器测量下限小于1μm，或者用测量下限小于3μm的仪器去测量远大于1μm的颗粒时，都应该采用Mie理论。另外，颗粒的折射率对测量结果也有较大的影响。对吸收性颗粒而言，Fraunhofer衍射结果同Mie散射结果基本一致。激光粒度仪而对于非吸收性颗粒，两者就有一定的偏差。文献认为，当颗粒的相对折射率的虚部η<0.03或η>3时，必须用Mie理论来计算系数矩阵。

 

　　激光粒度仪全程采用MIE光散射原理、会聚光傅立叶变换光路，以及高稳定性的He-Ne激光光源与高灵敏度环式光电探测器保证了测试结果的重复性与准确性。全内置的循环系统配合超声分散以及机械搅拌，激光粒度仪*解决了大颗粒在管道中沉积的问题，的软件无约束自由拟合技术与强大的数据处理系统相结合，保证了测试的真实准确。