??激光粒度儀測量粒度的原理是米氏散射理論。
米氏散射理論用數(shù)學(xué)語言精確地描述了折射率為n、吸收率為m的特定物質(zhì)的粒徑為d的球形顆粒,在波長為λ單色光照射下,散射光強(qiáng)度隨散射角θ變化呈空間分布函數(shù),此函數(shù)也稱為散射譜。
根據(jù)米氏散射理論可以得出顆粒越大,前向散射越強(qiáng)而后向散射越弱;隨著顆粒粒徑的減小,前向散射迅速減弱而后向散射逐漸增強(qiáng)。
圖2是以波長為尺度的大、中、小顆粒的散射譜示意圖。
激光粒度儀正是通過設(shè)置在不同散射角度的光電探測器陣列,測試顆粒的能射光照分布(在極坐標(biāo)下),由此確定顆粒粒徑的大小。
這種散射譜對于特定顆粒在空間具有穩(wěn)定分布的特征,因此稱此種原理的儀器為靜態(tài)激光粒度儀。
當(dāng)顆粒粒徑小到一定程度(波長的1/10左右)時(shí),光強(qiáng)分布變成了兩個(gè)相互有重疊的圓。
當(dāng)顆粒非常小時(shí),則前向圓和后向圓完全對稱(此時(shí)稱為瑞利散射)。
所以當(dāng)粒徑為dm的顆粒,其散射光強(qiáng)分布與非常小顆粒的散射光強(qiáng)分布相似,以至不能被光電探測器陣列及后續(xù)的信號處理電路所分辨,則認(rèn)為dm就是激光粒度儀的測量下限。
此極限還與激光波長有關(guān),研究表明,紅光635nm波長的激光粒度儀的測量極限為50nm,而藍(lán)光405nm波長的激光粒度儀的測量極限為30nm。
理論上,靜態(tài)激光粒度儀欲分辨納米級的顆粒至少需要兩個(gè)條件:(1)具有測量后向散射的光電探測器陣列;(2)需要用波長更短的激光器。
在可見光的范圍內(nèi),30~50nm是靜態(tài)激光粒度儀的測量下限。
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