干法激光粒度儀是一種利用光的散射現(xiàn)象來測量固體顆粒粒度分布的精密儀器，廣泛應(yīng)用于建材、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域。其核心原理基于顆粒對(duì)激光的散射規(guī)律，通過精準(zhǔn)捕捉散射光信號(hào)并進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)顆粒粒度的快速、準(zhǔn)確測定。?
1、光的散射與顆粒特性的關(guān)聯(lián)?
當(dāng)一束平行的激光照射到顆粒上時(shí)，會(huì)發(fā)生散射現(xiàn)象，即光線偏離原來的傳播方向而分散開來。這種散射遵循米氏散射理論和瑞利散射理論：對(duì)于粒徑遠(yuǎn)小于激光波長的顆粒，主要發(fā)生瑞利散射，散射光強(qiáng)度與顆粒直徑的六次方成正比，且散射角較小；對(duì)于粒徑與激光波長相當(dāng)或更大的顆粒，則以米氏散射為主，散射光強(qiáng)度與顆粒直徑、折射率、激光波長及散射角等多種因素相關(guān)，散射光在各個(gè)方向上的分布呈現(xiàn)特定規(guī)律。?
粒度儀正是利用這一特性，通過測量不同角度的散射光強(qiáng)度，建立散射光分布與顆粒粒度分布之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而反推出顆粒的大小及其分布情況。?
2、光路系統(tǒng)的精密設(shè)計(jì)?
激光粒度儀的光路系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測量的基礎(chǔ)，主要由激光光源、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)、樣品池、傅里葉透鏡和光電探測器陣列組成。?
激光光源通常采用氦 - 氖激光器，其發(fā)出的激光具有單色性好、相干性強(qiáng)、強(qiáng)度穩(wěn)定的特點(diǎn)，能保證散射光信號(hào)的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)將激光束擴(kuò)束并準(zhǔn)直為平行光束，確保照射到樣品上的光線均勻且平行，減少因光束發(fā)散導(dǎo)致的測量誤差。?
樣品池是顆粒與激光相互作用的區(qū)域，干法測量中，顆粒以氣溶膠狀態(tài)通過樣品池，與平行激光束交匯產(chǎn)生散射。傅里葉透鏡則能將不同角度的散射光聚焦到光電探測器陣列的不同位置，即小角度散射光聚焦到探測器的外圍，大角度散射光聚焦到中心區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)散射光空間分布的精準(zhǔn)捕捉。?
3、樣品分散的關(guān)鍵作用?
在干法測量中，樣品的分散效果直接影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。干法激光粒度儀配備專門的干法分散系統(tǒng)，通常由氣源、分散裝置和樣品輸送機(jī)構(gòu)組成。?
氣源提供穩(wěn)定的壓縮空氣，經(jīng)過凈化和穩(wěn)壓處理后，進(jìn)入分散裝置。分散裝置通過高速氣流沖擊、剪切或振動(dòng)等方式，將團(tuán)聚的顆粒分散成單個(gè)顆粒，避免因顆粒團(tuán)聚導(dǎo)致測量結(jié)果偏大。樣品輸送機(jī)構(gòu)則將分散后的顆粒均勻地送入樣品池，確保顆粒以穩(wěn)定的濃度穿過激光束，使散射光信號(hào)具有良好的代表性。?
4、信號(hào)檢測與數(shù)據(jù)處理的協(xié)同?
光電探測器陣列負(fù)責(zé)將接收到的散射光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，陣列由多個(gè)不同位置的探測器組成，能同時(shí)檢測不同角度的散射光強(qiáng)度。中心區(qū)域的探測器用于捕捉大角度散射光，對(duì)應(yīng)小顆粒信息；外圍探測器則檢測小角度散射光，對(duì)應(yīng)大顆粒信息。?
電信號(hào)經(jīng)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換后，傳輸至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先建立的數(shù)學(xué)模型（結(jié)合米氏散射理論或瑞利散射理論），將散射光強(qiáng)度分布數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為顆粒的粒度分布數(shù)據(jù)。通過對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，可得出顆粒的 D10、D50、D90 等特征粒徑參數(shù)，以及粒度分布曲線，全面反映樣品的粒度特性。?
干法激光粒度儀憑借其基于光散射原理的精密設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)顆粒粒度的高效、準(zhǔn)確測量，為工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中顆粒物料的質(zhì)量控制與特性研究提供了有力的技術(shù)支持。?
