淺述激光粒度儀的應用

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和工作原理，并通過實例說明了其操作過程。

關鍵詞：激光粒度儀；粒度

1 引 言

激光粒度分析方法是近年來發展較快的一種測試粒度分布的方法，其主要特點是：測量的粒徑范圍廣，可進行從納米到微米量級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， 重現性好。與傳統方法相比， 激光粒度分析儀能給出更加準確可靠的測量結果，測量時間快，整個測量過程只需 lmin即可完成。激光粒度分析儀已實現了實時檢測和實時顯示， 可以讓用戶在整個測量過程中觀察并監視樣品。

2 激光粒度儀簡介

2.1儀器主要技術參數

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，對于亞微米區測量性能的靈敏度很高。在15s之內就可以完成一個樣品的操作，30s之內完成系統對光、背景扣除、數據采集、數據處理到報告生成。

采用標準操作規程（SOP），使每種樣品的測量步驟標準化，避免了不同時間、不同操作員、不同實驗室間參數設定的不統一，同時也使日常測量更簡便。

該設備擁有干濕法兩種進樣平臺以滿足不同應用需求，并且具備功率連續可調的超聲和攪拌分散功能，以滿足對于粉料、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

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

模塊化的系統設計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，每個分散器均采用自動軟件配置，確保操作簡便易行。全自動進樣器，可進行無人操作。軟件功能包括結果數據庫、報告設計器、標準操作程序向導、客戶參數計算、靈活地數據輸出、光學參數、數數據庫、安全訪問系統，操作更加人性化。

2.3儀器基本工作原理

MS2000激光粒度儀是應用小角度激光散射技術研發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構成的激光粒度儀光學系統。首先由He-Ne激光器發射出一定波長的激光，該光束經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生散射現象，其散射光的角度與顆粒的直徑成反比關系，而散射光強隨角度的增加呈對數規律衰減。散射光經過反傅立葉透鏡后，成像在排列有多個檢測器的焦平面上，散射光的能量分布與顆粒直徑的分布直接相關。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系統準備

首先根據測試需要選擇用干法或濕法進樣器。確定好之后，對整個儀器系統先進行清潔，因為只有潔凈的系統測試出來的結果才最真實，任何一點污染都會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，通過對光和測量背景完成系統的準備;干法測試先抽真空，使整個系統達到設定好的真空壓力值后再繼續測試。

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。待系統準備就緒后，按照軟件提示加入樣品，并根據需要可伴隨超聲攪拌，直到樣品量處于遮光度范圍內即可測試。

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，然后進行系統抽真空和進樣操作并測量結果。而濕法需要先對整個系統進行對光和背景測量，然后再加入樣品進行測試。

3.3檢測實例

以高嶺土原礦為被測樣品，選擇濕法測試，得到如圖3所示的結果。

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

4 結束語

MS2000激光粒度分析儀已在很多領域得到應用，特別是在陶瓷材料顆粒度的檢測分析中。因為粒度是陶瓷材料一個非常重要的表征參數，粒徑及其分布對陶瓷材料的成形、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用為減少陶瓷產品的缺陷提供了可靠的科學依據。

參考文獻

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