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激光粒度分析儀的工作原理及其檢測方法

來源：時(shí)間：2024-10-24 10:54:56 瀏覽：6634次

激光粒度分析儀的工作原理及其檢測方法

激光粒度分析儀是一種用于測量顆粒大小和分布的高精度儀器，廣泛應(yīng)用于化工、材料科學(xué)、藥品制造、食品工業(yè)等領(lǐng)域；它基于光散射原理，通過分析激光與顆粒相互作用后的散射光特性來推斷顆粒的大小。

一、工作原理

激光粒度分析儀的核心工作原理是光散射。當(dāng)激光束穿過含有顆粒的樣品時(shí)，顆粒會(huì)散射激光光束。散射光的強(qiáng)度和角度與顆粒的大小、形狀和折射率有關(guān)；通過檢測散射光的這些特性，可以推算出顆粒的粒度分布。

1. 光源：激光粒度分析儀通常使用單色性好的激光作為光源，如固體激光器或半導(dǎo)體激光器，以確保光束的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。

2. 散射現(xiàn)象

激光照射到顆粒上時(shí)，會(huì)發(fā)生以下散射現(xiàn)象：

彈性散射：散射光的波長與入射光相同，是粒度分析的主要依據(jù)。

非彈性散射：散射光的波長發(fā)生變化，通常不用于粒度分析。

3. 散射光檢測：散射光由檢測器收集，這些檢測器可以是光電倍增管、光電二極管陣列或其他光電探測器。

二、檢測方法

1. 弗朗和費(fèi)衍射：在激光粒度分析儀中，顆粒產(chǎn)生的散射光可以被視為衍射圖案；弗朗和費(fèi)衍射理論描述了光通過一個(gè)孔或繞過一個(gè)障礙物時(shí)的衍射行為，適用于顆粒的粒度分析。

2. 動(dòng)態(tài)光散射：動(dòng)態(tài)光散射（DLS）技術(shù)可以用于測量亞微米級(jí)別的顆粒；它通過分析散射光強(qiáng)度的波動(dòng)來獲取顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)信息，從而計(jì)算顆粒大小。

3. 靜態(tài)光散射：靜態(tài)光散射技術(shù)通過測量不同角度的散射光強(qiáng)度來分析顆粒的大小和形狀，這種方法適用于較大顆粒的測量。

三、操作步驟

1. 樣品制備：將待測顆粒樣品制備成懸浮液，確保顆粒能夠均勻分散。

2. 樣品注入：將制備好的樣品注入分析儀的樣品池中。

3. 激光照射：激光束穿過樣品池，與顆粒相互作用產(chǎn)生散射光。

4. 散射光收集：檢測器收集散射光，并記錄其強(qiáng)度和角度。

5. 數(shù)據(jù)分析：通過專用的軟件分析散射光數(shù)據(jù)，計(jì)算出顆粒的粒度分布。

四、優(yōu)勢與應(yīng)用

1. 優(yōu)勢

快速準(zhǔn)確：激光粒度分析儀能夠快速提供粒度分布數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確度高。

范圍廣泛：能夠測量從納米到微米級(jí)別的顆粒。

非侵入性：測量過程中不破壞樣品。

2. 應(yīng)用

材料科學(xué)：用于表征粉末材料、陶瓷、金屬氧化物等。

藥品制造：監(jiān)測藥物顆粒的大小，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

食品工業(yè)：分析食品中的顆粒大小，如面粉、糖粉等。

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