激光粒度分析儀原理剖析

激光粒度分析儀作為現(xiàn)代顆粒分析領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備，其工作原理基于光散射與衍射現(xiàn)象，通過精密的光學(xué)系統(tǒng)和數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)顆粒粒徑分布的快速精準(zhǔn)測(cè)量。

激光粒度分析儀的核心在于激光散射理論。當(dāng)單色性*佳的激光束照射到樣品中的顆粒時(shí)，顆粒會(huì)對(duì)激光產(chǎn)生散射效應(yīng)。米氏散射理論指出，散射光的傳播方向與主光束形成夾角θ，且θ角大小與顆粒直徑成反比——顆粒越大，散射角越小；顆粒越小，散射角越大。同時(shí)，散射光的強(qiáng)度分布與對(duì)應(yīng)粒徑顆粒的數(shù)量密切相關(guān)。基于這一原理，儀器通過在光路中設(shè)置傅里葉透鏡，將不同角度的散射光匯聚到后焦平面的多元光電探測(cè)器陣列上。探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字化處理。

在信號(hào)處理環(huán)節(jié)，儀器采用復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法對(duì)原始光強(qiáng)數(shù)據(jù)進(jìn)行反演計(jì)算。結(jié)合米氏散射理論或夫瑯禾費(fèi)衍射模型，通過非負(fù)最小二乘法等優(yōu)化算法，將光強(qiáng)分布數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為顆粒的體積或數(shù)量加權(quán)分布，最終得到粒度分布曲線及D10、D50、D90等關(guān)鍵參數(shù)。這一過程需要精確設(shè)定顆粒與介質(zhì)的折射率，因?yàn)檎凵渎收`差會(huì)導(dǎo)致計(jì)算偏差，直接影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

為確保測(cè)試結(jié)果的可靠性，激光粒度分析儀在樣品制備階段采用濕法或干法分散技術(shù)。濕法分散通過機(jī)械攪拌、超聲高頻震蕩和電磁循環(huán)泵的協(xié)同作用，使顆粒在分散介質(zhì)中均勻分布，避免團(tuán)聚現(xiàn)象；干法分散則通過氣流實(shí)現(xiàn)顆粒的單層分散。儀器操作簡便快捷，測(cè)試過程僅需數(shù)秒至數(shù)分鐘，且支持多次采樣以濾除噪聲干擾，顯著提升測(cè)試重復(fù)性。

激光粒度分析儀憑借其高精度、寬測(cè)量范圍和自動(dòng)化程度，廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、礦物分析、粉末冶金、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，為顆粒物質(zhì)的制造、加工和研究提供了關(guān)鍵技術(shù)支持。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，其在納米級(jí)顆粒測(cè)量和多模型聯(lián)合反演方面的能力將持續(xù)拓展，推動(dòng)更多行業(yè)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制的智能化升級(jí)。