激光粒度分析仪工作原理

FRITSCH激光粒度仪的简要介绍激光粒度仪的简要介绍激光衍射原理用激光衍射来测量粒子实际上是非常简单的；测量粒子的大小时，激光束直接照射它，激光的部分偏转导致了一个特征，通过一个特殊形状的探测器，在测量样品的背后形成了环形的亮度分布，粒子大小就基于这些环形的间距计算出来的：大粒子产生紧密的环形，小粒子产生宽松的激光测量元件探测器环形。这就是基本原理。基本概念被光照粒子的照度产生不同的结果，共同导致光束的削弱，这一衰减本质上就是从原来方向前进的光被吸收和偏转的总数。激光束在吸收过程中，粒子吸收了来着光照的部分电磁能，并注意转化为热能。这种现象在Mie理论中起了重大作用。三种不同的影响从根本上有助于进入光的偏转：衍射，反射和折射。粒子•了解衍射有必要想象光束为一个宽波前，当此波前遇到了一个粒子，新波就在其边缘产生，并按不同的方向进行。许多新波在粒子的背后重叠（干扰）产生衍射特征图，这样粒子的直径就被唯一确定了。这一过程被Fraunhofer理论所阐述。•反射大多是发生在粒子的表面上-按照这一定律：入射角等于反射角。这部分散射光不能被用于决定粒径。•折射就是在不同折射率的两种材料直径转换时光束方向的改变。例如，光束射到一个粒滴上，首先向粒滴的中间折射，然后在粒滴边缘上，重复反射到粒滴里面。入射光束反射光束折射光束部分反射至内侧 FRITSCH激光粒度测量的简要介绍•FRITSCH技术：向后散射的简单测量探测器测量元件傅里叶透镜FRITSCH专利的另一个优势是：测量元件可以直接被安置在探测器之前来探测100nm以下的微小粒径。通过探测器中心的一个小型开放口，样品被来自背后的第二激光束所照射。向后散射光在非常有利的几何条件下被探测器全部捕获。其结果是：不需要复杂协调的各种探测器系统就能向后散射光进行一个非常有效和精确的测量。向后散射的激光器理论分析粒径测量的实际结果是通过FRITSCH软件分析实现的，根据粒子特性和要求。两个通用分析理论被应用于此；当大粒子精确的光学参数未知时，就才用Fraunhofer理论；当最小粒子的光学参数已知时，就采用Mie理论。在FRITSCHMas控制软件中，两个理论能很容易的进行选择。Fraunhofer理论Fraunhofer理论描述了部分光偏转的出现完全是由于衍射的结果。如果光线遇到障碍或一个开放口，这样的结果是衍射和干涉效应，如果输入的是平行光（即使波前），这就被成为Fraunhofer衍射。总是如此，如果光源位于无限远或被一个透镜“转移”在那里，因为足够大的粒子光偏转主要是衍射。Fraunhofer理论可用于粒径分布，直到较低的微米范围内。事实上Fraunhofer理论的一个主要有点在于，测试材料的光学特性不知道也可以。Mie理论当粒径不明显大于所用光的波长时，Mie理论就被用事测量分析，这一理论在20世纪初被GustavMie所揭示，并通过球形粒子电磁波散射被Maxwell方程组完全解决。它可以用来分析强度分布的特点，即使是非常小的颗粒。而这与Fraunhofer理论形成对比，并不受限于小于90°散射角（前向散射）。事实上，散射角大于90°也会发生（后向散射）。为了能够使用强度分布来计算粒径，以这种方式测定，样品的折射系数在Mie理论和Fraunhofer理论形成对比时必须了解。在FRITSCH软件包括一个全面的数据库，其中包含许多不同材料的折射系数。 激光粒度仪的设计每一个激光粒度仪的一个重要组成部分，就是傅立叶透镜，它聚焦了光束路径到探测器间分散的激光，其位置界定了传统设计和反傅立叶设计的关键区别。•传统设计在传统排列中，傅立叶透镜被置于测量探测器和测量元件之间，一束宽的平行光通过。这个缺点是：只有有限的粒径范围被察觉，为了改变测量，就需改变镜头并非常精确的调整。激光器测量元件傅立叶透镜探测器平行激光束•FRITSCH技术：反傅立叶设计25年前，FRITSCH是第一家在该行业对传统设计带来革命性的变革。采用会聚光束的形式并推向市场：将傅立叶透镜置于测量元件之前，让一束会聚光束通过测量元件，让分散的光束在没有附加光学元件而直接聚焦在探测器上。对于小粒子的大散射角，一边的探测系统就必须被整合，通常只有少数几个探测元素组成。FRITSCH又往前走了一步。激光聚光束傅立叶透镜测量元件主探测器分散昀佳分散的样品，是一个可靠的粒度分布测定的基本前提。大多数情况下，结块必须被打破，必须确立正确的粒子浓度的样品材料。原则上，在空气内能发生分散过程（干法分散）或在液体内（湿法分散）。干法分散，尤其适合于不能太细，自由流动的材料，能在水或其他液体中的反应。干法分散所需的样本量是通常明显高于湿法分散，然而，这确实可以很容易地获得具有代表性的样本。许多材料必须用于湿法分散。这些措施包括，往往凝聚干燥时的粘性材料，如粘土或材料。即使是约10微米以下的颗粒大小的超细粉末，它往往是不可能彻底打破结块而使用干法分散。湿法分散在这种情况下，也代表了相当多的有效和灵活的替代方案。由于ANALYSETTE22模块化设计和测量电池匣的设计，它使湿法和干法测量之间切换能够非常迅速。