激光衍射法是應(yīng)用非常廣泛的用于粒度分析的方法。具有操作簡便，測試速度快，測試范圍廣，重復(fù)性和準(zhǔn)確性好，可進(jìn)行在線測量和干法測量等優(yōu)點(diǎn)。

 

用激光衍射來測量粒徑是非常簡單的。測量顆粒的大小時(shí)，激光束直接照射顆粒，激光束的部分偏轉(zhuǎn)可在顆粒后方形成一個(gè)典型的、環(huán)形明暗相間的光強(qiáng)分布圖（我們稱為衍射圖案），然后通過特殊的檢測器進(jìn)行測量。粒徑大小就是基于這些環(huán)形光強(qiáng)的間距計(jì)算出來的：大顆粒產(chǎn)生緊密的環(huán)形，小顆粒產(chǎn)生寬松的環(huán)形。最后通過不同的理論模型把衍射光強(qiáng)分布轉(zhuǎn)換為粒度分布。因此，激光粒度儀是基于粒子激光衍射的角度與粒子的大小相對應(yīng)的關(guān)系進(jìn)行分析的儀器。

 

2、基本概念

 

什么是激光？激光是由特殊光源產(chǎn)生的光，具有單色性、相干性和高度定向性的特點(diǎn)。

 

什么是衍射？衍射是光在傳播過程中，遇到障礙物或小孔時(shí)，光將偏離直線傳播的路徑而繞到障礙物后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象，叫光的衍射（Diffraction of light）。

 

激光粒度儀是將分散在空氣或液體中的粒子被引導(dǎo)到激光束上，然后激光束被它們衍射，產(chǎn)生衍射圖案。

 

2、顆粒大小和衍射角

 

衍射的角度取決于顆粒的大小，不同大小顆粒的樣品，形成不同的衍射圖案，檢測器檢測并分析這種衍射圖案得到粒徑分布。下面是一個(gè)小顆粒和一個(gè)大顆粒的衍射角和衍射圖案。

 

上面是衍射光通過徑向截面的強(qiáng)度圖(用紅色箭頭表示)。由方程可知，顆粒直徑(d)越大，艾里圓盤越小�？偠�言之:更大的粒子表現(xiàn)出更“致密”的衍射圖案。

 

3、計(jì)算理論和適用條件

 

上述所示的衍射圖案代表了完美球形顆粒單一大小群體的理想情況。然而，實(shí)際樣品由許多不同大小、有時(shí)也不同形狀的顆粒組成。安東帕PSA數(shù)據(jù)分析使用了描述光粒子相互作用的兩種衍射理論，即夫瑯和費(fèi)（Fraunhofer）理論和米氏（Mie）理論(圖6)，它們都假設(shè)粒子形狀為球形。夫瑯和費(fèi)理論比較簡單，因?yàn)樗鼪]有考慮光的吸收、折射、反射或散射等現(xiàn)象。它適用于大的和/或不透明的粒子，并且不需要任何關(guān)于粒子光學(xué)特性的知識。然而，米氏理論沒有考慮到其他光散射現(xiàn)象，因此需要了解特定波長下粒子的折射率。這包括折射率的實(shí)部(包括光彎曲)和虛部(光吸收和消光)。但是，在不清楚材料的折射率時(shí)，推薦使用夫瑯和費(fèi)法。

 

安東帕分析儀器

 

PSA系列激光粒度儀

 

PSA有三種型號:990、1090和1190，每個(gè)型號都有三種配置：濕法(L)，干法(D)或濕法和干法(L/D)，這取決于儀器是否有濕法、干法或兩者兼具的分散單元。

 

PSA低端型號PSA 990包含一個(gè)激光二極管(830 nm)和硅楔形探測器。與990相比，中檔型號PSA 1090有一個(gè)額外的激光二極管(635 nm)和一個(gè)額外的探測器，這擴(kuò)大了其衍射角測量范圍。高端型號是PSA 1190，具有三個(gè)固態(tài)激光器和一個(gè)額外的CCD攝像機(jī)，可以同時(shí)看到樣品形態(tài)。