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谈激光粒度分析仪如何判断与选择
2006年2月24日 8:28  来源:慧聪教育装备网
    以往的粒度分析方法通常采用筛分或沉降法。常用的沉降法存在着检测速度慢(尤其对小粒子)、重复性差、对非球型粒子误差大、不适用于混合物料(即粒子比重必须一致才能较准确)、动态范围窄等缺点。随着激光衍射法的发明,粒度测量完全克服了沉降法所带来的弊端,大大减轻了劳动强度及加快了样品检测速度(从半小时缩短到了1分钟)。

  激光衍射法测量粒度大小基于以下事实:即小粒子对激光的散射角大,大粒子对激光的散射角小。通过散射角的大小测量即可换算出粒子大小。其依据的光学理论为米氏理论和弗朗霍夫理论。其中弗朗霍夫理论为大颗粒米氏理论的近似,即忽略了米氏理论的虚数子集,并且假定颗粒不透明;并忽略光散射系数和吸收系数,即设定所有分散剂和分散质的光学参数均为1,因此数学处理上要简单得多,对有色物质和小粒子误差也大得多。同样,近似的米氏理论对乳化液也不适用。

  另外,根据瑞利散射定律,散射光的光强与颗粒直径的六次方成正比,与散射光的光源波长的四次方成反比。这意味着颗粒直径减少10倍,散射光强减弱100万倍!而光源波长越短,散射光强度越高。

  再者,由于小粒子散射角大,而主检测器面积有限,一般只能接受到最多45度角的散射光(即大于0.5微米的粒子)。那么,如何检测小粒子,如何克服小粒子光散射能量低,超出主检测器范围的问题,就成为评价激光粒度分析技术的关键。

  所以,判断激光粒度分析仪的优劣,主要看其以下几个方面:

1 粒度测量范围  粒度范围宽,适合的应用广。不仅要看其仪器所报出的范围,而是看超出主检测器面积的小粒子散射(〈0.5μm〉如何检测。

  最好的途径是全范围直接检测,这样才能保证本底扣除的一致性。不同方法的混合测试,再用计算机拟合成一张图谱,肯定带来误差。

2 激光光源  一般选用2mW激光器,功率太小则散射光能量低,造成灵敏度低;另外,气体光源波长短,稳定性优于固体光源。

    检测器  因为激光衍射光环半径越大,光强越弱,极易造成小粒子信/噪比降低而漏检,所以对小粒子的分布检测能体现仪器的好坏。检测器的发展经历了圆形,半圆形和扇形几个阶段。

3.1 英国马尔文公司最新一代的检测器

  采用专利非均匀交叉排列三维扇形检测系统,实际分辨率最高,无信号盲区,相当于环形或十字星形排列的175个,半圆形排列的93个,使直接检测角达到135度。

3.2 通道数

  在激光粒度分析仪中不象计数器中存在通道的概念,它实际为检测器受光面积数。它有一个理论与实际的最优化值:偏少:接受的散射光不充分,准确度差;偏多:灵敏度太高,导致重现性差。

  为弥补采样速度慢的缺陷,一些厂家才使用更多的通道,以损失重现性而达到灵敏度要求,所以,这样的测量时间在20秒或1分钟以上。

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