淺述激光粒度儀的應(yīng)用

摘 要：激光粒度測試儀用于測試粒子的粒度分布，本文著重介紹了MasterSizer2000激光粒度儀的主要特點(diǎn)和工作原理，并通過實(shí)例說明了其操作過程。

關(guān)鍵詞：激光粒度儀；粒度

1 引 言

激光粒度分析方法是近年來發(fā)展較快的一種測試粒度分布的方法，其主要特點(diǎn)是：測量的粒徑范圍廣，可進(jìn)行從納米到微米量級(jí)范圍的粒度分布測試，適用范圍廣泛， 不僅能測量固體顆粒， 還能測量液體中的粒子， 重現(xiàn)性好。與傳統(tǒng)方法相比， 激光粒度分析儀能給出更加準(zhǔn)確可靠的測量結(jié)果，測量時(shí)間快，整個(gè)測量過程只需 lmin即可完成。激光粒度分析儀已實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)檢測和實(shí)時(shí)顯示， 可以讓用戶在整個(gè)測量過程中觀察并監(jiān)視樣品。

2 激光粒度儀簡介

2.1儀器主要技術(shù)參數(shù)

本文主要介紹的是MasterSizer2000（MS2000）激光粒度儀。該儀器的粒度測量范圍為0.02~2000μm，掃描速度為1000次/s，對(duì)于亞微米區(qū)測量性能的靈敏度很高。在15s之內(nèi)就可以完成一個(gè)樣品的操作，30s之內(nèi)完成系統(tǒng)對(duì)光、背景扣除、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理到報(bào)告生成。

采用標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程（SOP），使每種樣品的測量步驟標(biāo)準(zhǔn)化，避免了不同時(shí)間、不同操作員、不同實(shí)驗(yàn)室間參數(shù)設(shè)定的不統(tǒng)一，同時(shí)也使日常測量更簡便。

該設(shè)備擁有干濕法兩種進(jìn)樣平臺(tái)以滿足不同應(yīng)用需求，并且具備功率連續(xù)可調(diào)的超聲和攪拌分散功能，以滿足對(duì)于粉料、液體懸浮液、乳濁液等不同樣品測定的要求。

2.2儀器主要特點(diǎn)

MS2000激光粒度儀擁有穩(wěn)定的激光光源。采用He-Ne氣體激光器作為光源，所發(fā)射的激光波長為633nm，該光源具有極高的穩(wěn)定性和良好的抗震性。由于散射光強(qiáng)與光波的四次方的倒數(shù)成正比，所以顆粒對(duì)633nm波長的散射光能量是普通固體激光器的2倍，提高了小粒子信號(hào)的散射強(qiáng)度。

模塊化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)使得濕法和干法測量模式之間可快速地互換，用于濕法和干法分析的樣品分散器可用于所有的樣品類型，每個(gè)分散器均采用自動(dòng)軟件配置，確保操作簡便易行。全自動(dòng)進(jìn)樣器，可進(jìn)行無人操作。軟件功能包括結(jié)果數(shù)據(jù)庫、報(bào)告設(shè)計(jì)器、標(biāo)準(zhǔn)操作程序向?qū)А⒖蛻魠?shù)計(jì)算、靈活地?cái)?shù)據(jù)輸出、光學(xué)參數(shù)、數(shù)數(shù)據(jù)庫、安全訪問系統(tǒng)，操作更加人性化。

2.3儀器基本工作原理

MS2000激光粒度儀是應(yīng)用小角度激光散射技術(shù)研發(fā)出來的激光衍射粒度分析儀。它的工作原理是完全基于米氏光散射理論，建立由激光光源、粒子通路和檢測系統(tǒng)構(gòu)成的激光粒度儀光學(xué)系統(tǒng)。首先由He-Ne激光器發(fā)射出一定波長的激光，該光束經(jīng)過濾鏡后成為單一的平行光。然后該光束照射到樣品顆粒表面后發(fā)生散射現(xiàn)象，其散射光的角度與顆粒的直徑成反比關(guān)系，而散射光強(qiáng)隨角度的增加呈對(duì)數(shù)規(guī)律衰減。散射光經(jīng)過反傅立葉透鏡后，成像在排列有多個(gè)檢測器的焦平面上，散射光的能量分布與顆粒直徑的分布直接相關(guān)。通過接受和測量散射光的能量分布就可以得出顆粒的粒度分布特征，其基本工作原理如圖2所示。

3 樣品檢測

3.1系統(tǒng)準(zhǔn)備

首先根據(jù)測試需要選擇用干法或濕法進(jìn)樣器。確定好之后，對(duì)整個(gè)儀器系統(tǒng)先進(jìn)行清潔，因?yàn)橹挥袧崈舻南到y(tǒng)測試出來的結(jié)果才最真實(shí)，任何一點(diǎn)污染都會(huì)影響顆粒度的分布和大小。濕法測試選用蒸餾水作為分散劑，通過對(duì)光和測量背景完成系統(tǒng)的準(zhǔn)備;干法測試先抽真空，使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到設(shè)定好的真空壓力值后再繼續(xù)測試。

3.2測試樣品

3.2.1濕法測試

用濕法測試的樣品，可以是粉體或者漿料、液體。待系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒后，按照軟件提示加入樣品，并根據(jù)需要可伴隨超聲攪拌，直到樣品量處于遮光度范圍內(nèi)即可測試。

3.2.2干法測試

用干法測試的樣品只能是粉體，干法測試與濕法測試的不同之處就在于干法需要先添加樣品至樣品池，然后進(jìn)行系統(tǒng)抽真空和進(jìn)樣操作并測量結(jié)果。而濕法需要先對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)光和背景測量，然后再加入樣品進(jìn)行測試。

3.3檢測實(shí)例

以高嶺土原礦為被測樣品，選擇濕法測試，得到如圖3所示的結(jié)果。

從測試結(jié)果中可以方便得到粒度測試條件及數(shù)據(jù)、累積分布曲線、D（0.1）、D（0.5）、D（0.9）等，見圖4和圖5。

4 結(jié)束語

MS2000激光粒度分析儀已在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用，特別是在陶瓷材料顆粒度的檢測分析中。因?yàn)榱６仁翘沾刹牧弦粋€(gè)非常重要的表征參數(shù)，粒徑及其分布對(duì)陶瓷材料的成形、坯體的致密度、燒成溫度等有著極為重要的影響，所以激光粒度儀的應(yīng)用為減少陶瓷產(chǎn)品的缺陷提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。

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