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簡述激光粒度分析儀的工作原理
  • 發(fā)布日期:2022-10-01      瀏覽次數(shù):1189
    •    當光束照射到顆粒上時,會偏離原來的傳播方向。當顆粒較大,尤其當顆粒具有較強的吸收性時,這種偏離的規(guī)律可以用光的衍射理論描述,因此該儀器在誕生時的正式名稱是“激光粒度分析儀”。但是在更一般的情況下,例如顆粒尺寸小于光波長,或者顆粒尺寸與光波長的尺度相近,并且對照明光透明,衍射理論不再適用,這時就需要用嚴格建立在麥克斯韋電磁波理論基礎(chǔ)上的米氏散射理論來描述。
       

       

        在一定條件下,顆粒越大,散射光的分布范圍越廣。當顆粒為理想圓球時(粒度測量中,都假設(shè)顆粒是理想圓球),散射光斑由中心的亮斑和外圍一系列明暗相間的同心圓環(huán)組成,這樣的光斑稱為“愛里斑(AiryDisk)”。中心亮斑包含了衍射光(從一般意義上說,顆粒的散射光可近似看成衍射光和幾何散射光的相干疊加,但是幾何散射光不包含顆粒大小的信息,換言之,顆粒大小信息只包含在衍射光的分布中)總能量的83.8%,因此通常把中心亮斑的角半徑(從光斑中心點到第一個暗環(huán)的角距離)作為愛里斑的半徑,或作為顆粒對光的散射角θA。業(yè)界普遍認為:顆粒越小,θA越大。或者說:顆粒大小與愛里斑大小有一一對應(yīng)關(guān)系。
       
        從激光器發(fā)出的細激光束經(jīng)過空間濾波和準直,成為一束平行、純凈的擴展光束,然后照射到測量池內(nèi)。被測顆粒分散懸浮在池內(nèi)的分散介質(zhì)(例如,水)中。入射光如果遇到顆粒,就被散射,形成散射光;沒有遇到顆粒的光仍然是平行光,沿著原來的方向傳播。后者經(jīng)過傅里葉透鏡后被會聚到光電探測器的中心,并穿過中心上的小孔,被中心探測器接收。散射光經(jīng)過傅里葉透鏡后,相同散射角的光被聚焦到探測器的同一點上。因此探測器上的一個點代表一個散射角θ。探測器由多個獨立的探測單元組成,每個單元對應(yīng)一個散射角區(qū)間。單元序號從探測器的中心往外,逐漸增大。
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