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激光衍射法粒度测量的准确性研究激光衍射法粒度测量是通过测量颗粒散射光的空间分布来获得粒度分布的,国内外已有多种基于该方法的商品化仪器。
这些仪器在颗粒表征领域已经得到了非常广泛的应用。
但是,该方法在基本理论和实现方案上仍有不足,最终限制了该类仪器测量某些样品结果的准确性。
本文以提高激光衍射法粒度测量的准确性为目的,在颗粒散射光斑的反常变化、颗粒折射率的测量、大角及后向散射光的探测等三个方面展开研究。
主要工作及创新如下:1.深入研究了球形颗粒散射光斑(爱里斑)的反常现象(Anomalous change of Airy disk,ACAD),揭示了这种反常变化对透明颗粒的普遍存在性,采用几何光学近似理论,解释了ACAD产生的物理机理,推导出ACAD的粒径区间与颗粒相对折射率的解析关系,进而总结了ACAD的规律。
2.采用奇异值分解对散射光能矩阵进行分析,证明了ACAD现象必然带来粒度分布反演结果的不确定。
通过具体的反演实验,验证了在反常粒径区间内确实存在粒度测量的不确定性。
这种不确定性是由散射光能矩阵的特性引起的,不能通过在反演算法中加入平滑约束来避免。
3.针对激光粒度测量中输入折射率数值的偏差导致粒度测量结果不准确的问题,提出了利用小角范围内的衍射光估算颗粒大小,在获得颗粒大小的基础上,使用大角散射光估算颗粒的相对折射率,再根据折射率数值,反演计算得到更为准确的粒度分布。
经数值模拟和实验表明:(1)使用该方法的测量下限约为6μm;(2)对于无吸收的颗粒,能够准确计算颗粒的折射率;(3)对于有吸收的颗粒,能够准确计算颗粒的折射率虚部。
4.针对亚微米颗粒的测量需求,提出了一种基于环形样品池的激光粒度测量方案,克服了传统样品池全反射的影响,并搭建相应的实验装置,实现了亚微米颗粒较为准确的测量和较好的多峰分辨能力。
马尔文3000激光粒度仪技术参数马尔文3000激光粒度仪是一种用于测量物料颗粒粒度分布的仪器。
它采用激光散射原理，结合先进的光学系统和数据处理算法，能够准确地测量出物料的粒度分布情况。
下面将介绍马尔文3000激光粒度仪的技术参数。
1. 测量范围：马尔文3000激光粒度仪的测量范围广泛，可以测量的颗粒粒径范围通常在0.02至2000微米之间。
这个范围适用于多种不同类型的物料，包括固体粉末、颗粒、液体悬浮液等。
2. 测量原理：马尔文3000激光粒度仪采用激光散射原理进行测量。
它通过激光束照射物料颗粒，然后测量散射光的强度和角度分布，根据散射光的特性来推算出颗粒的粒径分布情况。
3. 粒度分辨率：马尔文3000激光粒度仪的粒度分辨率非常高，通常可以达到0.01微米。
这意味着它可以准确地测量出非常细小的颗粒，并且能够分辨出不同粒径之间的微小差异。
4. 测量速度：马尔文3000激光粒度仪具有快速的测量速度，通常可以在几秒钟内完成一次测量。
这对于需要快速获取粒度分布信息的应用非常重要，可以提高工作效率。
5. 数据输出：马尔文3000激光粒度仪可以将测量数据以多种格式进行输出。
用户可以选择将数据输出为表格形式，以便进行后续的数据处理和分析。
同时，它还可以实时显示粒度分布曲线，直观地展示颗粒的粒径分布情况。
6. 操作界面：马尔文3000激光粒度仪具有友好的操作界面，可以通过触摸屏或按钮进行操作。
操作界面简单直观，用户可以轻松地进行参数设置、测量控制和数据查看等操作。
7. 自动清洗系统：马尔文3000激光粒度仪配备了自动清洗系统，可以在每次测量结束后自动清洗测量池，避免不同样品之间的交叉污染。
这样可以保证测量结果的准确性和可靠性。
8. 数据处理软件：马尔文3000激光粒度仪配备了专业的数据处理软件，可以对测量数据进行进一步的处理和分析。
软件提供了丰富的数据分析功能，包括粒径分布、平均粒径、累积粒径分布等，可以满足不同用户的需求。
粉体粒度的检测方法
粉体粒度是指粉末颗粒的大小分布情况，是粉末物料的重要物理性质之一。
粉体粒度的检测方法主要有激光粒度分析法、显微镜法、筛分法、沉降法等。
激光粒度分析法是一种常用的粉体粒度检测方法。
该方法利用激光散射原理，通过测量散射光的强度和角度，计算出粉末颗粒的大小分布情况。
该方法具有精度高、速度快、操作简便等优点，适用于大多数粉末物料的粒度分析。
显微镜法是一种直接观察粉末颗粒的大小和形状的方法。
该方法需要使用显微镜对粉末样品进行观察和测量，可以得到较为准确的粒度分布情况。
但该方法需要专业的技术人员进行操作，且速度较慢，适用于对粉末颗粒形状和大小的详细分析。
筛分法是一种常用的粉体粒度检测方法。
该方法利用筛网的不同孔径对粉末进行筛分，得到不同粒径的颗粒分布情况。
该方法操作简便，适用于颗粒较大的粉末物料的粒度分析。
沉降法是一种通过测量粉末颗粒在液体中的沉降速度来确定粒度分布的方法。
该方法需要将粉末样品与液体混合后进行沉降，通过测量沉降速度和时间，计算出粉末颗粒的大小分布情况。
该方法适用于颗粒较小的粉末物料的粒度分析。
不同的粉体粒度检测方法各有优缺点，应根据具体情况选择合适的方法进行粒度分析。
在实际应用中，可以结合多种方法进行综合分析，以得到更为准确的粉体粒度分布情况。
1、基本概念什么叫做颗粒？基本上，颗粒包括分散在空气或者乳液中的液滴，分散空气或者液体介质中的固体，以及在液体介质中的气泡。
聚体态的颗粒通常被认为是一个单个颗粒，除非它们分散开。
通常我们看到的颗粒形状各不相同。
那么这些颗粒的粒度是多少呢？很多技术采用等效球或者等效圆的直径来表征粒度，因为对于圆球或者圆来说它们的直径可以用一个明确的数值来表征，从而大大方便了结果的表征。
这也是为什么很多方法采用球形标准样品来验证仪器的原因所有的颗粒测量方法都是测量颗粒的某种特性，然后在这个测量参数的基础上给出相对应的等效球径（或者是圆的直径）Part2、常见的粒度测定方法及对比（1）统计方法－代表性强, 动态范围宽o①筛分方法 38微米--o②沉降方法 0.01-300微米o③电阻法 0.01-250微米o④光学方法 0.001-3500微米（2）非统计方法－分辨率高，代表性差, 动态范围窄图象分析方法o①光学显微镜o②电子显微镜o③动态图象分析（3）颗粒表征随时间变化的发展(4)常见的几种粒度测定方法的优缺点对比目前药品研发/生产企业大部分选择激光衍射法粒度仪进行粒度的测定，所以，我们重点探索一下激光粒度测定仪的粒度测定。
Part3、激光衍射法粒度仪基本原理（1）激光衍射法如何工作？颗粒的衍射角度取决于颗粒粒度大小•大颗粒衍射角度小，光强高•小颗粒衍射角度宽，光强弱（2）激光衍射法基本原理不同大小的粒子所衍射的光落在不同的位置, 位置信息反应出颗粒大。
小同大小的粒子所衍射的光落在相同的位置, 叠加的光强度反应颗粒所占的百分比多。
少大颗粒的衍射光强对角度有比较强的依赖性，但随着粒径的减小，其衍射光对角度的依赖性明显降低，而几百纳米以下的颗粒的衍射光几乎分布在所有的角度！激光衍射法所测试的是什么呢？激光衍射法测量的是一组颗粒的衍射光在不同角度下的强度分布。
简单来，说在测试过程中，所有经过激光束的颗粒都会对光强分布产生贡献，分布在不同角度下的检测器会接收到光强信号，记录下光强的分布，并最终用于粒径分布的计算。
粒径的测试方法一、前言粒径是指颗粒的大小，是颗粒物理性质中最基本的一个参数。
在材料科学、化学、生物医药等领域中，粒径的大小和分布对材料的性质和应用有着重要影响。
因此，粒径的测试方法也变得越来越重要。
本文将介绍几种常见的粒径测试方法，并详细介绍各种测试方法的原理、优缺点以及适用范围，希望能够对读者有所帮助。
二、激光粒度仪法1.原理激光粒度仪法是利用激光散射原理进行测量。
当激光束照射到样品中时，会发生散射现象，产生一定角度内的散射光。
根据散射光强度与颗粒直径之间的关系，可以计算出颗粒的大小分布。
2.优缺点优点：测量速度快，不需要稀释样品；能够测量广泛范围内的颗粒大小；非常适合于微米级别以下的小颗粒测量。
缺点：不能测量大于10微米以上的颗粒；对于高浓度样品，需要进行稀释；对于聚集的颗粒，可能会出现误差。
3.适用范围适用于微米级别以下的小颗粒测量。
三、动态光散射法1.原理动态光散射法是利用光学原理进行测量。
当激光束照射到样品中时，颗粒会产生布朗运动，导致光的频率发生变化。
通过分析频率变化与颗粒大小之间的关系，可以计算出颗粒大小分布。
2.优缺点优点：能够测量广泛范围内的颗粒大小；不需要稀释样品；可以在较高浓度下进行测量。
缺点：不能测量大于几微米以上的颗粒；对于聚集的颗粒，可能会出现误差。
3.适用范围适用于微米级别以下的小颗粒测量。
四、静态图像分析法1.原理静态图像分析法是利用显微镜和计算机技术进行分析。
将样品放在显微镜下，并拍摄多张图片。
通过计算机处理图片数据，可以得到颗粒大小、形状、表面积等信息。
2.优缺点优点：能够测量广泛范围内的颗粒大小；可以得到颗粒的形状和表面积等信息。
缺点：需要稀释样品；测量速度较慢。
3.适用范围适用于微米级别以上的大颗粒测量。
五、电子显微镜法1.原理电子显微镜法是利用电子束进行测量。
将样品放在电子显微镜下，通过对样品进行扫描，可以得到颗粒的大小和形状等信息。
2.优缺点优点：能够得到高分辨率的颗粒图像；可以得到颗粒的形状和表面结构等信息。
激光粒度测量原理
测量颗粒尺寸的关键是确定散射角度和散射光强的关系。
为了实现这一点，常用的方法是通过光散射实验获得标准样品的散射角度和光强之间的关系曲线，并将此关系曲线与待测样本的散射光强进行比较，从而推断待测样品的颗粒尺寸分布。
在激光粒度测量中，一般使用两种设备来获取散射光强和散射角度的信息：激光光源和光散射探测器。
激光光源一般使用连续波或调制波的激光器。
激光光源通过聚焦，将激光束聚焦到待测颗粒上，使其发生光散射。
光散射探测器一般采用光导纤维和探测器接收散射光信号，并测量其强度和散射角度。
通过测量离散光强和散射角度的分布，可以得到颗粒尺寸的分布情况。
在测量过程中，颗粒浓度对激光粒度测量结果有一定的影响。
高浓度样品的光散射强度较大，可能会导致散射信号饱和或重叠。
因此，需要根据样品的浓度和预期的颗粒尺寸范围选择适当的测量参数。
此外，在实际应用中，还需要考虑颗粒的形状对散射光强的影响。
颗粒形状不规则会导致散射光强的偏差。
因此，需要进行形态矫正来获得准确的尺寸分布信息。
总结起来，激光粒度测量原理是通过测量颗粒散射激光的光强和散射角度，来推断颗粒的尺寸分布。
通过激光光源和光散射探测器获得散射光强和散射角度的信息，并通过对比标准样品和待测样本的散射光强，得到颗粒尺寸的分布情况。
在实际应用中，需要考虑颗粒浓度和形状对测量结果的影响。
颗粒粒度检测综述讲解颗粒粒度检测是粉末冶金、制药、化工等领域中常见的一项重要检测。
在工业制造过程中，颗粒的粒度大小直接影响着产品的品质和性能。
因此，掌握颗粒粒度检测技术对于生产过程具有重要意义。
一、常见颗粒粒度检测方法1.1 检测原理颗粒粒度检测方法大致可以分为物理秤重法、激光散射技术、图像数字处理法和电阻率法等几种。
1.2 物理秤重法物理秤重法是通过称重的方式来测量物质颗粒的质量，再通过计算密度和粒径来确定粒度大小。
这种方法主要适用于粒径大于1mm的粗颗粒物质。
1.3 激光散射技术激光散射技术是一种用于测量颗粒粒度分布的标准方法。
它是通过将一束激光射向颗粒并测量飞散光的角度和强度来确定颗粒的大小和分布。
这种方法具有测量范围广、精度高和非破坏性等优点，因此被广泛应用于工业、医疗、环保等各个领域。
1.4 图像数字处理法图像数字处理法通过摄像头或显微镜捕捉颗粒图像，并通过数字图像处理技术计算颗粒的轮廓、表面积和体积等参数，从而得到颗粒的粒径大小和分布。
这种方法适用于粒径较小且颗粒形状不规则的物质。
1.5 电阻率法电阻率法是一种通过测量颗粒等离子体电阻率和电导率来计算颗粒的粒径的方法。
它主要适用于测量细粒物质，例如纳米颗粒。
二、颗粒粒度检测仪器目前市面上应用较多的颗粒粒度检测仪器主要有激光粒度分析仪、旋转粉末流量仪、显微镜数字图像处理系统和粉末压密体积仪等。
2.1 激光粒度分析仪激光粒度分析仪是目前应用最广泛的颗粒粒度检测仪器之一。
它是一种基于激光散射技术的仪器，主要用于颗粒的大小和分布分析。
2.2 旋转粉末流量仪旋转粉末流量仪是一种简便易行的颗粒粒度检测仪器，主要适用于颗粒粒径大于45um的物质。
仪器基于物理秤重法, 通过测量旋转杯底部开放孔的流量计算颗粒的粒径。
2.3 显微镜数字图像处理系统显微镜数字图像处理系统是一种通过显微镜拍摄颗粒图像，通过计算机数字图像处理技术得到颗粒分布规律、种类和粒径的仪器。
颗粒粒径的测试方法一、引言颗粒粒径是颗粒物理特性中的重要参数之一，对于颗粒的表征和应用具有重要意义。
本文将介绍几种常用的颗粒粒径测试方法，包括筛分法、激光粒度仪法和显微镜法。
二、筛分法筛分法是一种常用的颗粒粒径测试方法，其原理是通过不同孔径的筛网将颗粒分为不同尺寸的颗粒群。
具体步骤如下：1. 准备一套不同孔径的筛网，并清洗干净。
2. 将待测颗粒样品放入筛网上，用手轻轻摇晃或使用机械震动器使颗粒通过筛孔。
3. 取出筛网上的颗粒，在每个筛孔中称重，得到不同粒径范围的颗粒质量。
4. 统计各个粒径范围的颗粒质量，并计算颗粒的粒径分布。
三、激光粒度仪法激光粒度仪法是一种高精度的颗粒粒径测试方法，其原理是通过激光光束照射颗粒，根据散射光的强度和角度分布来确定颗粒粒径。
具体步骤如下：1. 准备待测颗粒样品，将其放入激光粒度仪中。
2. 打开激光粒度仪，调节仪器参数，如激光功率、散射角度等。
3. 开始测试，激光照射颗粒后，测量散射光的强度和角度分布。
4. 根据散射光的强度和角度分布，计算得到颗粒的粒径分布。
四、显微镜法显微镜法是一种直接观察颗粒形态并测量粒径的方法，其原理是通过显微镜对颗粒进行放大观察，并使用目镜尺来测量颗粒的尺寸。
具体步骤如下：1. 准备待测颗粒样品，并将其置于显微镜下。
2. 调节显微镜的放大倍数，使颗粒能够清晰可见。
3. 使用目镜尺测量颗粒的尺寸，可以测量直径、长度、宽度等参数。
4. 根据测量结果，统计颗粒的粒径分布。
五、总结颗粒粒径的测试方法多种多样，但常用的包括筛分法、激光粒度仪法和显微镜法。
筛分法是一种简单易行的方法，适用于较大颗粒的测试；激光粒度仪法是一种高精度的方法，适用于粒径较小的颗粒；显微镜法是一种直接观察和测量的方法，适用于形态复杂的颗粒。
根据实际需要，选择适合的测试方法进行颗粒粒径的测量，可以更准确地了解颗粒的特性和性能。
激光粒度分析原理激光粒度分析是一种常用的颗粒分析方法，通过激光的散射和透过性来确定颗粒在液体或气体介质中的大小和分布情况。
本文将探讨激光粒度分析的原理、应用和优势。
一、激光粒度分析是基于光散射原理的，主要包括散射角度、光强和颗粒直径之间的关系。
当激光束照射到颗粒上时，部分光线会被散射出去，其散射角度和颗粒的直径相关。
根据斯托克斯散射定律，散射强度与颗粒的直径的平方成正比。
在激光粒度分析中，通常使用激光束通过样品所产生的散射光进行测量。
散射光经过物镜聚焦，通过光电探测器接收，并将光信号转换为电信号。
通过分析电信号的强度和散射角度，可以确定颗粒的大小和分布。
二、激光粒度分析的应用1. 粒径分布分析：通过激光粒度分析，可以获得颗粒的粒径分布情况。
这对于研究颗粒材料的特性和性能具有重要意义。
例如，在制药工业中，可以通过粒径分布分析来控制药物颗粒的均匀性和稳定性。
2. 表面积分析：通过激光粒度分析，还可以获得颗粒的比表面积信息。
颗粒的表面积与其活性和吸附能力相关，因此在催化剂和材料科学领域具有重要的应用价值。
3. 聚集态分析：激光粒度分析可以用于研究颗粒的聚集行为。
聚集态的颗粒对于许多工业和环境应用具有重要影响，例如在大气污染中的颗粒聚集和生物颗粒的凝聚等。
三、激光粒度分析的优势1. 快速准确：激光粒度分析具有快速、准确的特点。
通过自动化仪器和精确的光学系统，可以实现对大量样品的快速测试和数据处理。
2. 宽测量范围：激光粒度分析方法适用于不同颗粒尺寸范围的样品。
从纳米级到数百微米的颗粒都可以进行粒度分析和测量。
3. 非侵入性：激光粒度分析是一种非侵入性的测量方法，不会破坏样品的结构和性质，适用于对颗粒样品进行重复分析。
4. 灵敏度高：激光粒度分析具有高灵敏度，可以检测到微小变化和细小颗粒的存在。
四、总结激光粒度分析是一种常用的颗粒分析方法，通过激光散射光线的特性来测量颗粒的大小和分布情况。
激光粒度分析具有快速准确、宽测量范围、非侵入性和高灵敏度等优势，广泛应用于材料科学、制药工业、环境监测等领域。
激光光散射法测定粒度在陶瓷行业中的应用作者：刘树王云英区卓琨王燕民来源：《佛山陶瓷》2011年第07期摘要：本文介绍了激光光散射法测量粒度的原理，以及激光粒度分析仪的特点，并探讨了激光光散射法测量粒度在陶瓷生产中的应用。
关键词：激光光散射粒度分布测试陶瓷1 引言在建筑卫生陶瓷生产过程中，粘土、石英和长石类原料都需加工成粉体颗粒，干压成形的粉料和注浆成形的浆料都有颗粒存在，陶瓷色釉料中也存在粉状颗粒，颗粒的大小会直接影响产品的性能。
陶瓷粉体的粒度是一项重要的指标，粒度及其分布状况与原料的加工时间、坯体的致密度大小、烧成温度的高低等有关，对产品的质量和性能起着重要的作用。
因此，在各类粉体的加工与应用领域中，颗粒粒度的测量相当重要。
2 激光光散射法的特点和优势颗粒粒度测量的方法很多，传统的方法主要有筛分法、显微镜法、沉降法、库尔特法、透气法等［1］，但这些测试方法存在操作繁琐、重复性差、时间长、不能连续测量等缺点，已越来越不适应工业生产的要求。
激光光散射法是目前应用最广泛的一种，其优点是一次测量可得出多种粒度数据，如体积平均粒径、比表面积、粒度曲线、区间粒度分布和累计粒度分布等。
激光光散射法是目前发展较快的一种测试粒度分布的方法，其主要特点是：（1）测量的粒径范围广。
可进行从纳米级到微米量级范围的粒度分布测试，静态光散射粒度仪的测量范围为0.02~3500μm，动态光散射激光粒度分析仪甚至可以测出粒径为纳米级的颗粒；（2）适用范围广泛。
不仅能测量固体颗粒，而且还能测量液体中的粒子；（3）重复性好。
与传统方法相比，激光粒度分析仪能给出准确可靠的测量结果，且实验结果重复性好；（4）测量速度快。
整个测量过程只需l～3min即可完成，某些仪器已实现了实时检测和实时显示，让用户在整个测量过程中能观察并监视样品；（5）可实现在线测量。
激光粒度分析仪配备自动取样系统后，可以实现粒度分布的在线测量，能实时监控产品质量；（6）操作方便。
纳米颗粒的尺寸分布测量纳米颗粒作为一种特殊的材料，具有许多独特的性质和应用。
然而，纳米颗粒的尺寸分布对于其性能和应用至关重要。
因此，准确测量纳米颗粒的尺寸分布成为了研究和应用中的重要问题。
纳米颗粒的尺寸通常用直径来描述，而纳米颗粒的尺寸分布则是指颗粒直径在一定范围内的分布情况。
测量纳米颗粒的尺寸分布可以通过多种方法来实现。
其中，常用的方法包括电子显微镜观察、动态光散射技术、激光粒度仪等。
电子显微镜是一种常用的观察纳米颗粒的工具，其通过高分辨率的图像可以直接观察到纳米颗粒的形貌和尺寸。
通过对大量颗粒的观察和测量，可以得到纳米颗粒的尺寸分布。
然而，电子显微镜观察需要样品制备和显微镜操作的专业知识，操作复杂且耗时，同时也有可能对样品造成损伤。
动态光散射技术是一种常用的测量纳米颗粒尺寸分布的方法。
该技术通过测量纳米颗粒在溶液中的散射光强度来推断颗粒的尺寸分布。
通过光散射的原理，可以得到颗粒的尺寸信息。
这种方法操作简单，快速高效，适用于大批量样品的测量。
然而，动态光散射技术在测量过程中需要考虑到颗粒的形状和折射率等因素的影响，同时对于非球形颗粒的测量精度较低。
激光粒度仪是一种常用的测量纳米颗粒尺寸分布的工具。
该仪器通过激光束穿过样品，测量散射光的角度和强度来推断颗粒的尺寸分布。
激光粒度仪操作简单，测量速度快，适用于大批量样品的测量。
与动态光散射技术相比，激光粒度仪对于形状和折射率的影响较小，测量精度较高。
然而，激光粒度仪的测量范围有限，对于较小尺寸的纳米颗粒可能无法准确测量。
除了以上常用的方法外，还有一些其他的方法可以用于纳米颗粒尺寸分布的测量，如离心法、X射线衍射法等。
这些方法各有优缺点，可以根据实际需求选择合适的方法进行测量。
总结起来，纳米颗粒的尺寸分布测量是纳米材料研究和应用中的重要问题。
不同的测量方法有各自的优势和适用范围，可以根据实际需求选择合适的方法进行测量。
随着纳米技术的不断发展，尺寸分布测量技术也在不断进步，相信未来会有更加准确和高效的测量方法出现，为纳米颗粒的研究和应用提供更好的支持。
颗粒分散检测方法
颗粒分散检测方法有很多种，以下是其中几种常见的方法：
1. 显微镜法：将待测颗粒样品制成切片或涂片，在显微镜下观察
颗粒的大小、形状、分布等特征。
2. 光散射法：利用光散射原理，通过测量散射光的强度和角度来
确定颗粒的大小和分布。
3. 激光衍射法：利用激光衍射原理，通过测量衍射光的强度和角
度来确定颗粒的大小和分布。
4. 电镜法：将待测颗粒样品制成切片或涂片，在电子显微镜下观
察颗粒的大小、形状、分布等特征。
5. 粒度分析法：通过测量颗粒的粒径、粒度分布、比表面积等参
数来确定颗粒的分散程度。
这些方法各有优缺点，具体选择哪种方法取决于待测颗粒的性质、检测要求和实验条件等因素。
激光粒度仪测粒径原理
激光粒度仪包括光源、透镜系统、光散射探测器和信号处理系统。
光源通常使用激光器，发射出的单色光线通过透镜系统聚焦在样品上。
当光线与颗粒相互作用时，会发生散射现象。
散射光被探测器接收并转换为电信号，信号经过处理后可以得到颗粒的尺寸分布数据。
在实际测量时，样品被放置在激光光束中心位置。
激光穿过样品时，颗粒会散射光线，而散射光线会以不同的角度被探测器接收。
通过测量探测器接收到的散射光线的强度与角度之间的关系，可以确定颗粒的尺寸分布。
信号处理系统对接收到的散射光信号进行分析处理，根据散射光的强度分布曲线来计算颗粒的粒径分布。
通常，使用马尔科夫兹模型来拟合散射光强度与角度之间的关系，从而得到颗粒的粒径分布。
然而，激光粒度仪也存在一些限制。
首先，测量结果受到颗粒形状的影响，对于非球形颗粒的测量精度可能会降低。
其次，测量粒径范围受到仪器设置和样品的限制。
最后，样品的浓度也会对测量结果产生影响。
总之，激光粒度仪通过利用激光的散射特性来测量颗粒物料的粒径分布。
其工作原理是基于散射和近侧散射原理，通过测量散射光的强度和角度之间的关系，可以确定颗粒的尺寸分布。
激光粒度仪具有快速、准确、广泛尺寸范围测量等优点，但也存在一些限制。
粒径分布测试方法一、背景介绍粒径分布是指颗粒物体在其尺寸分布上的表现，通常使用平均粒径、中位数、标准差等参数来描述。
粒径分布测试是在工业生产和科学研究中非常重要的一个环节，因此需要掌握正确的测试方法。
二、测试仪器粒径分布测试需要使用粒度仪，常见的有激光衍射法、动态光散射法和静态光散射法等。
其中激光衍射法是应用最广泛的一种方法。
三、样品制备1. 样品要求：样品应当是均匀混合的，并且不能有聚集现象。
2. 样品处理：根据不同样品特性进行处理，如需要离心去除大颗粒等。
四、测试前准备1. 仪器校准：对于新购买或长时间未使用的仪器，需要进行校准。
2. 仪器清洁：清洁仪器可以保证测试结果的准确性。
3. 环境条件：保持实验室环境恒温恒湿，避免干扰测试结果。
五、测试步骤1. 打开仪器电源，并将样品加入样品池中。
2. 开始测试：根据仪器操作说明进行测试，通常需要输入样品信息和测试参数，如激光功率、测量时间等。
3. 数据处理：测试完成后，可以通过仪器自带的软件或其他数据处理软件对数据进行处理和分析。
六、注意事项1. 样品的制备和处理要严格按照要求进行，避免影响测试结果。
2. 在进行测试前需要对仪器进行校准和清洁。
3. 测试时需要保持实验室环境恒温恒湿，避免干扰测试结果。
4. 测试结果应当根据实际需求选择合适的描述参数，如平均粒径、中位数、标准差等。
七、总结粒径分布测试是工业生产和科学研究中非常重要的一个环节。
正确的测试方法能够保证精确的测试结果，并为后续工作提供可靠的数据支持。
在进行测试前需要进行样品制备和仪器准备工作，并严格遵守注意事项。
粒径分析的原理粒径分析是一种常用的颗粒物理性质表征方法，通过测量颗粒的尺寸分布，可以获得颗粒的平均尺寸、尺寸分布范围、颗粒形态等信息。
粒径分析在颗粒物理学、材料科学、环境科学等领域有广泛应用。
粒径分析的原理主要有两种：基于光学原理的激光粒度分析和基于散射原理的动态光散射粒度分析。
激光粒度分析是一种常用的粒径分析方法。
它利用激光束通过颗粒物料，测量颗粒物料对光的散射强度，从而得到颗粒物料的尺寸分布信息。
在测量中，激光束通过样品后，被散射物质散射后形成一束经散射的激光光束，通过光电探测器测量激光光束的散射强度，并记录下激光光束的散射角度，根据散射角度和散射强度的关系，可以计算出颗粒的尺寸分布。
动态光散射粒度分析是另一种常用的粒径分析方法。
它利用光束照射样品，测量样品对光的散射强度变化，通过解析样品散射强度随时间变化的情况，获得颗粒的尺寸分布信息。
在测量中，光束照射样品后，样品颗粒的随机热运动导致了光散射强度的模糊和波动，通过记录光散射强度随时间的变化情况，可以通过动态光散射理论计算出颗粒的尺寸分布。
除了以上两种原理，还有一些其他的粒径分析方法，如静态光散射法、电子显微镜观察法、切割法等。
不同的粒径分析方法适用于不同的颗粒尺寸范围和颗粒形态。
粒径分析的准确性和精度很大程度上取决于分析方法的选择和实验条件的控制。
例如，在激光粒度分析中，颗粒物料的浓度、稳定性和光学参数等都会影响测量结果。
因此，在进行粒径分析时，需要根据样品的特性选择合适的分析方法，并进行实验条件的优化和调整，以获得准确可靠的结果。
总之，粒径分析是一种重要的颗粒物理性质表征方法，通过测量颗粒的尺寸分布，可以获得颗粒的平均尺寸、尺寸分布范围、颗粒形态等信息。
粒径分析的原理主要有基于光学原理的激光粒度分析和基于散射原理的动态光散射粒度分析，根据实际需求和样品特性选择适合的方法，并进行实验条件的优化和调整，可以获得准确可靠的结果。
激光粒度仪原理
激光粒度仪是一种用于测量和分析物料颗粒大小分布的仪器。
它基于激光光源和散射原理，通过对物料中的颗粒进行激光散射和检测，来得到颗粒的大小分布信息。
激光粒度仪的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 激光光源发射激光：激光粒度仪使用具有窄频率分布和高单色性的激光光源，如激光二极管或激光器。
这种激光光源可以产生一束非常稳定的激光束。
2. 激光与颗粒相互作用：将物料样品注入到激光束中，激光束与颗粒进行相互作用。
当激光束与颗粒相遇时，光会被散射，散射光的强度和颗粒的大小有关。
3. 散射光信号检测：在激光与颗粒相互作用后，散射光会以不同的角度散射出来，激光粒度仪会使用光学元件，如透镜和光电传感器来收集和检测散射光信号。
散射光信号的幅度和角度分布信息可以反映颗粒的大小和分布。
4. 数据处理和分析：激光粒度仪会将收集到的散射光信号转换为颗粒大小分布的数据。
通过对信号的处理和分析，可以得到颗粒的平均粒径、粒径分布曲线等信息。
同时，激光粒度仪还可以提供一些统计数据，如颗粒的体积分数、表面积等。
总之，激光粒度仪利用激光散射原理来测量物料颗粒大小分布。
通过发射激光、与颗粒的相互作用、检测散射光信号以及进行
数据处理和分析，可以得到颗粒的粒径分布等相关信息。
这种仪器在材料科学、生物医学、环境监测等领域有着广泛的应用。
28 专业实验（1） 四：激光光散射法测量颗粒的粒度分布 一、 实验目的 1、 了解光散射的一般规律； 2、 掌握光散射法测量颗粒粒度的基本原理和适用的粒度范围； 3、 掌握粒度分布的基本表示方法； 4、 掌握GSL-10lB和LS603型激光粒度分布仪的使用方法。
二、 预习要求 认真阅读实验讲义和相关参考资料，理解衍射散射理论和Mie散射理论测量颗粒粒度分布的基本原理及其适用范围，掌握粒度分布的基本表示方法，对实验中所要使用的两种激光粒度分布仪的操作方法有一个初步的认识，选择好适合待测Al2O3样品的分散介质和分散剂。
三、 实验所需仪器设备和试剂 GSL-10lB激光粒度分布仪；LS603型激光粒度分布仪；超声波发生器：六偏磷酸钠；蒸馏水；待测Al2O3样品。
四、 实验原理
1、 光散射的一般规律和分类 粒度是颗粒的最基本、最重要的物理参数之一。测量粒度的方法很多，如：筛分析法、显微镜法（包括光学显微镜和电子显微镜）、电传感法（Coulter计数器）、重力沉降法、离心沉降法、光散射法等，其中光散射法是比较新的一大类，它包括光散射法、X射线小角度散射法和消光法。 光线在均匀介质中通过时按直线方向传播。但实际介质总非绝对均匀。例如大气中存在气体密度的起伏，而且往往含有微尘或微小液滴。又如溶胶或悬浮液含有微小的固体颗粒。当光束通过这类不均匀介质时，除了透过以及可能发生的吸收外，入射光的一部分会偏离其原来的传播方向，而投射到其它方向，这种现象称为光的散射。 散射现象的理论处理很复杂。这里只讨论不相关的单散射。不相关散射是指颗粒群中颗粒间距足够大（远大于粒径），或者颗粒在空间是无规分布的，它们的散射光不会因相干而抵消，此时各个颗粒的散射可以认为是相互独立的。单散射是指每个颗粒的散射光产生再次散射的情况（复散射或称多重散射）可以忽略。不相干散射和单散射都要求颗粒间的距离足够大，即颗粒浓度足够小。 在散射的理论处理中，将散射体的折射率用一复数N表示，称为复数折射率： innN' (4.1)
其中 29
22'nn，
cnn/' (4.2)
ε和σ分别是散射体的介电常数和电导率，λ是光在真空中的波长，c是光速。复数折射率N的实部n称为折射率，其数值等于光在真空中的传播速度（相速度）与散射体中的传播速度（相速度）之比，与普通折射率的意义相同；其虚部n'称为消光系数，反映了光因散射体的吸收作用而产生的衰减。这样处理就将散射体对光的吸收归并到复数折射率的概念中。若散射体的电导率σ = 0，则n' = 0。需要指出的是，n，n'，ε和σ这些参数都与波长λ有关。 包含吸收的光散射规律除了与复数折射率N有关外，还与散射体颗粒的线度尺寸相对于入射光波长λ的比值有关。以下只讨论直径为D的球形散射体，其几何迎光截面积
4/2Da，此外定义其无量纲颗粒尺寸参数
D
(4.3)
根据光散射理论，当光强为I0，波长为λ的自然光（完全非偏振光）平行照射到一球形颗粒时，在散射角（散射方向与入射方向的夹角）为θ，距离散射体为r处的散射光强
)(8212202siirII
(4.4)
其中 ),,(),,(*111NSNSi (4.5a)
),,(),,(*222NSNSi (4.5b)
i1，i2，S1，S2分别为垂直偏振散射光和水平偏振散射光的强度函数和振幅函数，*1S，*2S分别为S1和S2的共轭复数。由此可见，散射光的振幅函数和强度函数都与散射角θ、颗粒相对于介质的折射率N、光的波长λ以及颗粒直径D有关。 严格的光散射的电磁场理论应该是把光波作为电磁波，在一定的颗粒形状和尺寸所决定的边界条件下，对颗粒内部和外部区域的Maxwell方程求解，得出振幅函数和强度函数的表达式。在一般情况下，无法得到严格解。Mie对于在均匀介质中的均匀球形散射体对平面单色光的散射进行了研究，并得出了严格解，其理论称为Mie理论。 根据颗粒尺寸参数 的大小，可以将散射分为三种： (1) 当 << 1时，即球形散射体的直径远小于入射光波长（可取D ≤ 0.1λ），并且颗粒是非导体时，这种情况下的散射称为Rayleigh散射，这时Mie解可以近似为Rayleigh公式； (2) 当 >> 1时，即球形散射体的直径远大于入射光波长（可取D ≥ 0.1λ），由散射衍射理论得到的结果与Mie解相同，此时的散射称为衍射散射； (3) 当 与1相差不是很大时，这时的散射介于Rayleigh散射和衍射散射之间，只能由复杂得多的Mie理论给出，这类散射可称为Mie散射。
2、 利用衍射散射测量颗粒粒度的原理 对衍射散射来说，颗粒的散射与其材料的本性，即是否吸收以及折射率的大小都无关。利用衍射散射进行粒度测量无需知道颗粒的折射率，因此它是一种应用很广泛的方法。 衍射散射规律可用Fraunhoffer衍射解释。Fraunhoffer衍射是指光源和观察点与障碍物的距离与波长的乘积都远大于障碍物面积的衍射，又称为远场衍射。这时入射光是近乎平行的。 30
图1 Fraunhoffer圆球衍射 如图1所示为Fraunhoffer圆球衍射示意图。其中圆球的直径为D，迎光截面积4/2Da，颗粒尺寸参数/D，观察平面上的P点对于圆球中心的张角（称为半径张角，即散射角）为θ，圆球中心到观察平面的距离为r，则散射光在P点振幅函数
sin)sin(4)()()(1221JaSSS (4.6)
其中)sin(1J是变量为sin的一阶Bessel函数。 根据(4.4)式和(4.5)式，可得在P点的衍射光强
02122
2
sin)sin(2)(IJ
ra
I
(4.7)
当0时，2sin)sin(1J，故衍射图中心的光强为
022
2)0(IraI (4.8)
因此 2sin)sin(2)0()(JII
(4.9)
图2 Fraunhoffer衍射光强比值随sin的变化 31
Fraunhoffer衍射图是中心对称的。如图2所示，随着观察平面上P点的张角增大，该点的光强比值)0(/)(II迅速减小，并呈振荡形状，即表现为明暗交替的强度逐渐减弱的光环。图中光强比值)0(/)(II极小值处（暗环处）所对应的sin值分别为：1.220π，2.233π，3.238π，…。由对应于各暗环的sin值可求出相应的散射角和观察平面上相应暗环的半径R。例如对于第一暗环，220.1sin1，因此：
第一暗环散射角 DD220.1220.1arcsin220.1arcsin1 (4.10a)
第一暗环半径 DrrrR220.1tan111 (4.10b) 由此可见，各暗环半径R是与圆球直径D相对应的，测得R1，即可求出D。由(4.10a)式还可以得出如下结论：小颗粒的散射角大，大颗粒的散射角小。这就是激光光散射法测量粒度分布的最基本原理。虽然在这里这一结论是从衍射散射理论推出的，但也同样适用于其它类型的散射。 以上所讨论的是单个颗粒的衍射散射情况。对于由多个颗粒组成的颗粒群来说，其衍射散射图样又会是怎样的呢？ 对于无规排列的具有相同直径的颗粒群（即单分散颗粒群），其衍射图样与单个颗粒的衍射图样相同，只是衍射光强度增至的倍数等于散射区内的颗粒数目。下面我们讨论多分散颗粒群粒度分布的测量问题。 利用衍射散射规律测量多分散颗粒群粒度分布的具体实施方法很多，下面仅就其中的多个光环内光通量法（也是GSL-10lB激光粒度分布仪所采用的方法）进行讨论。 多个光环内光通量法是利用上面所讨论的衍射散射的角分布随粒径改变的原理来求颗粒群粒度分布，在实验中采用多个半圆环形光电探测器测量多个相应于两衍射角范围内的光通量。
图3 多光环光电探测器激光粒度仪光路简图 采用多个光环内光通量法测量颗粒群粒度分布的激光粒度仪的光路见图3。激光经透镜组扩束成直径约8毫米的平行光，此平行光穿过颗粒群后产生衍射，在接受透镜（Fourier变换透镜）的后聚焦平面被一多元光电探测器所检测。多元光电探测器由多个同心的半圆环光电探测器以及中间的一个小孔组成，各个半圆环光电探测器之间互相绝缘，小孔的后面为另一个光电探测器。每个半圆环光电探测器能将颗粒群在聚焦平面上的衍射图样在该环范围内的光通量检测出来，信号经模数转换后用计算机处理，给出颗粒群的粒度分布。 由衍射散射光强公式，可得：
)0(sin)sin(2)(21IJI
(4.11) 32
散射角θ一般很小，所以sin，因此上式可简化为： )0()(2)(21IJI
(4.12)
式中)0(I为衍射图样中心的光强。此式表示直径为D的一个球形颗粒的衍射光强分布，其中直径D隐含在尺寸参数 中。 一个颗粒的散射光照射到多元光电探测器的第n个半圆环形光电探测器（其内径为rn，外径为rn+1，对应于散射角从θn到θn+1）上的光通量是(4.11)式所表示的散射光强在该半圆环形光电探测器面积上的积分，其结果为： )()()()(1211202120nnnnnJJJJCaE (4.13)
其中4/2Da，为颗粒的迎光截面积；C是与光源的波长和强度以及光路有关的常数，其值可以通过实验标定；J0为零阶Bessel函数。 若散射区内颗粒群所含直径为Di的颗粒的总重量为wi，个数3/6iiiDwn，其中ρ为颗粒的密度，则投射到第n个半圆环形光电探测器上的光通量为：
)()()()('')()()()('121120212012112021202ninininii
i
ninininiiinJJJJwnC
JJJJDnCE
(4.14)
其中4/'CC，/'6''CC。对于每一个半圆环形光电探测器，都有上述形式的方程，因此对于由n个半圆环形光电探测器构成的多元光电探测器，将得到一个由n个方程组成的方程组。原则上求解这个方程组，就可求得颗粒群的重量频率分布Wi ~ Di和数量频率分布Ni ~ Di，粒度分级的数目i的个数等于半圆环形光电探测器的个数。 求解此方程组的方法是通过计算机，利用优选近似法求出各重量分布频率Wi，使得在所有半圆环形光电探测器上计算出的光通量En和测量得到的光通量En'之差的总和达到最小。
3、 利用Mie散射理论测量颗粒粒度的原理 虽然用衍射理论处理光散射得到的公式较简单，用这种理论测量颗粒粒度也较方便。但是根据衍射散射理论对颗粒尺寸的要求，即要求无量纲颗粒尺寸参数 = D/ >> 1，当待测颗粒的直径D与入射光的波长λ相当时，衍射散射理论不再适用。考虑到大多数激光粒度分布仪使用的都是波长为632.8 nm的He-Ne激光，因此基于衍射散射理论所能测量的颗粒粒径的下限约为1 μm。如果要测量粒径更小的颗粒群的粒度分布，就需要使用严格的Mie散射理论。根据Mie散射理论，散射光的强度分布不仅与颗粒的粒径有关，还与颗粒相对于分散介质的折射率有关，其表达式更加复杂。虽然如此，用Mie散射理论测量颗粒群的粒度分布的原理与衍射散射理论的相类似，即都是通过计算机数值计算方法，根据相应的散射光强分布公式，计算出对应于所测得的散射光强分布的样品的粒度分布，只不过前者使用的是Mie散射公式，后者使用的是较简单的衍射散射公式。在具体测量时，由于小颗粒的散射角很大，所以需要增加一些大角度的光电探测器用来检测小颗粒的散射光。
