（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）珠海歐美克儀器有限公司經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)積累后研發(fā)出的一款高性能激光粒度分析儀-Topsizer高精度智能激光粒度儀。它具有量程寬（0.02-2000μm）、重復性好（重復性誤差：≤±0.5%）、精度高（準確性誤差：≤±1%）、測試結果真實(shí)、可靠性高等諸多優(yōu)點(diǎn)，真正站在了當前粒度檢測領(lǐng)域的前沿，代表了中國粒度檢測與分析技術(shù)的新高度。Topsizer高性能激光粒度儀自發(fā)布以來(lái)受到廣大行業(yè)客戶(hù)以及媒體的關(guān)注，并且憑借出色的性能特點(diǎn)建立起了頗具規模的客戶(hù)群體，得到了廣泛的應用和認可。
目前，在用激光靜態(tài)散射法測量顆粒的粒度分布時(shí)，通常是將顆粒樣本分散在流動(dòng)的懸浮介質(zhì)（通常是水）中，然后流過(guò)測量窗口，同時(shí)用激光垂直照射測量窗口，在測量窗口前面和后面放置光電探測器測量顆粒的散射光信號，然后經(jīng)過(guò)計算機進(jìn)行反演計算從而得到顆粒樣本的粒度分布曲線(xiàn)。而顆粒樣本的散射光從水中經(jīng)過(guò)玻璃出射到空氣中時(shí)，會(huì )受到全反射現象的影響，從而導致某些角度的散射光無(wú)法被光電探測器探測到，最終可影響到0.1mm~1.0mm的亞微米顆粒粒度測量。若選擇垂直于散射面的光源偏振態(tài)，可以改善0.3mm~1.5mm粒度范圍的測試性能，但是散射光在從水中經(jīng)過(guò)窗口玻璃出射到空氣中時(shí)的透過(guò)率在大角度散射時(shí)會(huì )降低，這就對探測器的靈敏度及儀器的噪聲水平提出了更高的要求。國產(chǎn)激光粒度儀幾乎全部都是采用激光束正入射到測量窗口的光路結構，其測試結果不可避免地在亞微米區間會(huì )受到影響。
國外公司如英國馬爾文公司Mastersizer2000粒度儀采用藍光斜入射、德國FRITSCH公司analysette22粒度儀采用棱鏡形狀測量窗口、日本島津公司SALD-7101粒度儀采用在窗口側面放置探測器等方法來(lái)處理全反射的影響從而提升儀器的亞微米顆粒測試性能。珠海歐美克儀器有限公司對激光粒度儀亞微米顆粒測試性能進(jìn)行了長(cháng)期的研究，在此基礎上采用雙光源技術(shù)比較有效地提升了激光粒度儀亞微米顆粒的測試性能，填補了國內空白，使得國產(chǎn)激光粒度儀的性能提升了一個(gè)臺階。
雙光源技術(shù)增強激光粒度儀的亞微米顆粒測試性能的原理
激光粒度儀亞微米顆粒的測試性能一直是國產(chǎn)儀器性能的一個(gè)瓶頸。從原理上分析，亞微米顆粒難以很好地測量主要由以下兩個(gè)方面的原因造成：（1）角度測量盲區問(wèn)題；（2）微弱信號測量難題。
角度測量盲區的形成如圖1和圖2所示，對于圖1所示的平行光照明系統，空氣中的接收角受工作距離L和付里葉透鏡孔徑D的限制，最大只能達到40°左右，折算到水介質(zhì)中為29°，在有后向接收時(shí)，存在29°~141°之間的測量盲區；對于圖2所示的會(huì )聚光照明系統，空氣中的接收角理論上最大可達90°，折算到水介質(zhì)中為49°（全反射角），在后向有接收時(shí)，存在49°~131°的盲區。這些角度測量盲區的存在對激光粒度儀亞微米顆粒的測試性能不可避免地造成了一定的影響。
微弱信號測量難題主要源于亞微米顆粒的光散射特性，根據瑞利散射近似，相對散射截面積與粒徑的4次方成正比，亞微米顆粒散射光強隨著(zhù)粒徑減小而急劇減弱，從而導致亞微米顆粒的光散射信號很難測量，因此也就很難準確測得亞微米顆粒粒度分布的數據。
雙光源技術(shù)示意圖 為了有效解決上述的亞微米顆粒測量難題，我們在儀器設計中采用了雙光源技術(shù)，也就是在傳統的波長(cháng)為633nm的He-Ne激光光源的基礎上增加了藍光光源，如圖3所示。藍光采用高亮度LED光源，波長(cháng)為455nm。從原理上來(lái)說(shuō)，采用了增加藍光的雙光源技術(shù)之后，有以下兩個(gè)好處：（1）斜入射結構突破了紅光全反射限制，相當于填補了角度盲區；（2）根據瑞利散射(相對)截面公式：r為粒子半徑，λ為照明光的波長(cháng)，容易得出亞微米顆粒對藍光（波長(cháng)為455nm）的散射效率是對He-Ne紅色激光（波長(cháng)為633nm）的約3.75倍，有效增強了在紅光散射情況下的微弱散射信號。
從激光粒度儀的測量原理綜合來(lái)看，采用雙光源技術(shù)，可以比較有效地解決由于角度測量盲區問(wèn)題和微弱信號測量難題所導致的亞微米顆粒測試難題，能夠獲得更多、更強的亞微米顆粒散射光能信號，較短波長(cháng)的藍光與紅光相比對小顆粒的測試分辨能力更強，從而也就能夠據此更準確地計算出亞微米顆粒的粒度分布數據，使得儀器的亞微米顆粒測試性能獲得質(zhì)的突破。
|
