激光粒度分布講義

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1、激光法測定粉體粒度分布一、實驗目的與要求1、了解激光粒度儀的結構及測試原理。2、學會用激光粒度儀測試粉體的粒度分布并會分析測試結果。二、實驗儀器Winner2000型激光粒度分析儀三、實驗原理Winner2000型激光粒度分析儀是采用信息光學原理，通過測量顆粒群的空間頻譜，分析其粒度分布。見圖1，He—Ne激光器的激光束經擴束、濾波、匯聚后照射到測量區(qū)，測量區(qū)中的待測顆粒群在激光的照射下產生散射譜。散射譜的強度及其空間分布與被測顆粒群的大小及濃度有關，并被位于傅里葉透鏡后焦面上的光電探測器陣列所接收，轉換成電信號后經放大和模／

2、數轉換送入內設的計算機，進行數據處理后，即可給出被測顆粒群的大小、分布等參數。激光器擴束濾波傅里葉變換樣品檢測光電探測器陣列光電轉換及擴大模/數轉換計算機數據處理屏幕顯示圖1儀器工作原理框圖圖四、實驗步驟（1）接通儀器電源，預熱10～15min。（2）打開前蓋板，用小塊白紙插入光路，白紙上若出現(xiàn)一圓形紅色光斑，說明激光器工作正常。（3）樣品池中注入分散介質，同時啟動循環(huán)泵以便氣泡排出，并使樣品窗中充滿分散介質，隨時注意保持樣品池中水位不低于1／3。啟動Winnner2000軟件，新建文件，詳細填寫“樣品信息”和“測試信息”，然

3、后選擇“測試”功能，進行背景測試：觀察顯示器上所顯示的能譜分布是否均勻連續(xù)，如分布均勻連續(xù)，可認為光路正常，如果出現(xiàn)異常，則進一步沖洗直至正常為止。（4）加入適量被測樣品，擦凈樣品池邊積液，放下攪拌器，攪拌器自動啟動。啟動超聲器，使樣品在分散液中充分分散。（5）啟動循環(huán)泵，使樣品懸浮液循環(huán)流動，流經樣品窗。（6）啟動軟件測試功能，觀察能譜曲線與濃度指示，如果濃度過低可適當增加樣品量，重復4，5，6。（7）當能譜穩(wěn)定后，“定時存儲”鍵，設定記錄周期（秒），定時記錄測試結果。實驗結束時，按“結束”鍵，結束試驗。（8）觀察、打印測試

4、結果。（9）樣品池的清洗：樣品測試前后必須清洗樣品池與樣品窗及全部制樣系統(tǒng)；清洗采用蒸餾水，自樣品池注入，啟動循環(huán)泵，循環(huán)沖洗10~15秒后至排水管放出，反復多次；清洗時，使計算機處于測試狀態(tài)，觀察能譜高度，直至分布均勻連續(xù)且較低，認為清洗完畢。思考題1.由粒度分布曲線確定試樣的平均徑(中位徑及最大幾率徑)是多少?1.粒度分布有哪幾中表示方法？2.激光粒度儀所測濃度的含義是什么？3.測量背景的作用是什么？1、激光法???????激光粒度儀作為一種新型的粒度測試儀器，已經在粉體加工、應用與研究領域得到廣泛的應用。它的特點是測試速

5、度快、測試范圍寬、重復性和真實性好、操作簡便等等。?激光法的粒度測試原理激光粒度儀是根據顆粒能使激光產生散射這一物理現(xiàn)象測試粒度分布的。由于激光具有很好的單色性和極強的方向性，所以一束平行的激光在沒有阻礙的無限空間中將會照射到無限遠的地方，并且在傳播過程中很少有發(fā)散的現(xiàn)象。如圖7所示。??當光束遇到顆粒阻擋時，一部分光將發(fā)生散射現(xiàn)象，如圖8。散射光的傳播方向將與主光束的傳播方向形?成一個夾角θ。散射理論和實驗結果都告訴我們，散射角θ的大小與顆粒的大小有關，顆粒越大，產生的散射光的θ角就越小；顆粒越小，產生的散射光的θ角就越大。

6、在圖8中，散射光I1是由較大顆粒引起的；散射?光I2是由較小顆粒引起的。進一步研究表明，散射光的強度代表該粒徑顆粒的數量。這樣，在不同的角度上測量散射光的強度，就可以得到樣品的粒度分布了。??為了有效地測量不同角度上的散射光的光強，需要運用光學手段對散射光進行處理。我們在圖8所示的光束中的適當的位置上放置一個富氏透鏡，在該富氏透鏡的后焦平面上放置一組多元光電探測器，這樣不同角?度的散射光通過富氏透鏡就會照射到多元光電探測器上，將這些包含粒度分布信息的光信號轉換成電信號并傳輸到電腦中，通過專用軟件用Mie散射理論對這些信號進行處

7、理，就會準確地得到所測試樣品的粒度分布了，如圖9所示。)激光粒度儀的代表--BT-9300H激光粒度儀???????????????圖10是BT-9300H激光粒度儀系統(tǒng)示意圖。BT-9300H激光粒度儀是一種性能優(yōu)良的國產激光粒度儀。????????它包括進口半導體激光器、76個多元光電探測器、光路系統(tǒng)、電路系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、循環(huán)分散系統(tǒng)等。該儀器連續(xù)兩年的產銷量突破100臺，還出口到韓國、臺灣、土耳其、巴基斯坦等國家和地區(qū)。在臺灣，經臺北?科技大學葉正濤教授對比測試，BT-9300H激光粒度儀的主要測試指標與國外某著名品牌激

8、光粒度儀非常接近，某些樣品D50的偏甚至小于5%。我們的實驗同樣證明了這一點。表3為BT-9300H激光粒度儀用戶與國外著名品牌激光粒度儀的測試結果對照表。從中可以看出，兩種儀器的一致性很好。由激光器發(fā)出的激光束，經濾波、擴束、準值后變成一束平行光，在該平行光束沒有照射到顆粒