浅谈激光粒度仪的应用研究-高分子表针

浅谈激光粒度仪的应用研究摘要：本文首先简要的介绍了激光粒度仪检测的主要方法、构造、原理，其次阐述了其发展的历程和相关应用，并结合自己的实际情况讲解了如何利用它来为我的科研服务，最后展望了其发展趋势和应用前景。关键词：激光粒度仪功能应用在科学研究和工农业生产中的固体原料和制品,很多都是以粉体形态存在的，颗粒粒度分布对这些产品的质量和性能起着重要的作用。例如，催化剂的粒度对催化效果有着重要的影响；水泥的粒度影响凝结时间及最终的强度；各种矿物填料的粒度影响着制品的质量与性能；涂料的粒度会影响涂饰效果和表面光泽；药物的粒度影响口感、吸收率和疗效等等。因此,在粉体加工与应用领域中，相应的颗粒粒度测量就显得相当重要。有效地测量与控制粉体的颗粒粒度及其分布，对提高产品质量、降低能源消耗、控制环境污染、保护人类的健康等具有重要意义。颗粒粒度测量的方法很多，激光散射法是目前用途最广泛的一种。这种方法具有测量范围宽(通常为0.1~3500μm)、粒度分析快、再现性较好、可实现在线测量等特点，对科学研究和生产过程中的粒度控制起着重要的作用。此外,激光粒度仪可以得出多种粒度数据,如体积平均粒径、比表面积、区间粒度分布和累计粒度分布等。现阶段粒度分析在材料工程、食品工程、制药工程、石油化工、国防工业等领域具有重要作用。由于传统的粒度测量方法操作繁琐，耗时较长，已经越来越不能适应现代工业和科研快速反应的需求。现代新兴科技的发展使激光和微电子技术应用到粒度测量领域，完全克服了传统方法所带来的弊端，在大大减轻劳动强度的同时，加快了样品的检测速度，提高了检测结果的质量。近年来，有关粒度分布的测试技术和测试方法有很多，而激光粒度分析方法，因测量速度快、精度高及准确度好等特点被人们普遍认同。一激光粒度检测的主要方法、构造和原理根据测量要求不同，目前得到广泛应用的各种颗粒粒径测量仪器的种类很多，相应的颗粒测量方法也有很多。按其基本工作原理可以分为直接法和间接法两大类。直接法是根据颗粒的几何尺寸测定，如筛分法和显微镜法；而根据某种物理规律测定颗粒在某些因素影响下所具有的某一物理量，再换算成具有相同数值的同一物理量的球体的直径，用它代表粒子的大小，称为间接法，如沉降法、电感应法(Coulter法)、光散射法。它们各有自己的特点和应用范围。其中光散射法作为一代新颖的测量方法和测量仪器，以其显著特点已在颗粒测量领域及国际市场上占据了主导地位。（下图为激光粒度仪的简单装置图）由激光器(一般为He-Ne激光器或半导体激光器)发出的光束。经空间滤波器和扩束透镜后,得到了一个平行单色光束,该光束照射到由分散系统传输过来的颗粒样品后发生散射现像。研究表明,散射光的角度和颗粒直径成反比,散射光强随角度的增加呈对数衰减。这些散射光经傅立叶透镜后成像在排列有多环光电探测器的焦平面上。多环探测器上的中央探测器用来测定样品的体积浓度,外围探测器用来接收散射光的能量并转换成电信号,而散射光的能量分布与颗粒粒度分布直接相关。通过接收和测量散射光的能量分布就可以反演得出颗粒的粒度的分布特征。当光线照射到颗粒上是会发生衍射、散射。其衍射、散射光强与粒子的大小有关。观测其强度，可应用Fraunhofer衍射理论和Mie散射理论求得粒度分布。一般地，光散射现象可以用Maxwell电磁方程式严密解出的Mie散射理论说明。但是实际使用起来过于复杂，为了求得实际的光强，可根据入射波长λ和粒径r测量与监测的发展将会给相关工业带来巨大的效益和变革，激光在线测试技术将成为颗粒测试领域竞争的焦点并将会被逐步推广和应用。随着粉尘技术研究的进一步发展，对激光粒度仪的要求也越来越高。因此，（1）在已有非球形颗粒光散射理论基础上，对非球形光散射进一步完善，对光路系统进一步优化，设计出更宽量程、更高分辨率的激光粒度仪；（2）对包括特重、难分散等各种疑难样品的处理，样品的在线原位分析及在线干粉的取样和分散分析；（3）先进的数学模型的建立，以扩展应用领域。这些将是激光粒度仪技术革新关注的重点。参考文献[1]田英姿，陈克复，张恒，Malvern粒度仪的使用和测试分析，《中国造纸》，2003，22，33-35.[2]胡志平，PSI-200粒度仪的简介与应用，《有色金属》，2003，2，30-32.[3]李向召，谢康，黄志凡等，激光粒度仪的技术发展与展望，《现代科学仪器》，2009,4,146-148.[4]舒霞，Mastersizer2000激光粒度分析仪及其应用，《合肥工业大学学报》，2007，30，164-167.[5]刘雨佳，激光粒度测量仪的应用及展望，《航空精密制造技术》，2009，45，43-45.[6]赵青秀，李雅宁，激光粒度分析仪及其应用刍议，《生命科学仪器》，2010，8，51-53.[7]付海龙，LS13320激光粒度分析仪的应用，《中国高新技术企业》，2007，12，100-101.[8]林锦实，范继来，全自动激光粒度分布以的研制，《仪表技术