制約著激光粒度測定儀測試精度的因素分析

光是一種電磁波，當光束前進過程中遇到顆粒時，將發(fā)生散射現(xiàn)象，散射光與光束初始傳播方向形成一個夾角θ，散射角的大小與顆粒的粒徑相關(guān)，顆粒越大，產(chǎn)生的散射光的θ角就越小;顆粒越小，產(chǎn)生的散射光的θ角就越大。這樣，測量不同角度上的散射光的強度，就可以得到樣品的粒度分布了。
激光粒度測定儀就是利用光的散射原理測量粉顆粒大小的，是一種當前粒度測量領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的的粒度儀。其特點是測量的動態(tài)范圍寬、測量速度快、操作方便，尤其適合測量粒度分布范圍寬的粉體和液體霧滴。激光粒度分析儀作為一種測試性能優(yōu)異和適用領(lǐng)域極廣的粒度測試儀器，已經(jīng)在其它粉體加工與應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
隨著粉體技術(shù)的發(fā)展，對激光粒度測定儀的性能要求在逐步的提高，特別是粒度儀的量程要求越來越寬。測量下限要求達到幾百甚至幾十個納米，測量上限要求達到一千甚至幾千微米。
顆粒越細，散射光的角度越小，微小顆粒的散射光甚至在360度范圍內(nèi)都有分布。為了拓展儀器的測量下限。需要有非常規(guī)的光學設(shè)計。
無論是何種設(shè)計的激光粒度測定儀，都存在一個測量窗口，樣品在窗口中充分分散，被激光照射，產(chǎn)生散射光。傳統(tǒng)測量窗口由于機械結(jié)構(gòu)和光學真空玻璃存在全反射，總是存在一個散射光探測盲區(qū)。這個盲區(qū)大致分布在75-105度、255-285度區(qū)域內(nèi)。
顆粒越小，分布在360度空間范圍的散射光光強差越小，當顆粒小到一定極限，光強差將小得幾乎難以被分辨出來。這時就到了激光粒度分析儀的測量下限了。當顆粒小到一定程度，光強矢量圖無限接近圓形(顆粒無限接近圓心)，這時的光強差是難以分辨的。光學設(shè)計上的障礙和散射光本身的特性決定了激光粒度測定儀的測量下限一般在0.2微米左右。
當顆粒較大時，同樣也會遇到技術(shù)困難。大顆粒的散射角度很小，不容易分辨和測量。要想有效分辨大顆粒的光強分布?？梢院唵蔚睦L聚焦鏡頭的焦距(例如500甚至1000毫米以上)，但是焦距大將導致激光粒度分析儀的體積大幅增加，且非常不便于小顆粒的大角度散射光探測。同時對鏡頭的加工精度要求也會更高。這個技術(shù)難點使得常規(guī)設(shè)計的激光粒度測定儀的真實測量上限很難超過1000微米。