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動態光散射激光粒度儀與生活的密不可分

更新時間:2014-08-27      點擊次數:2152
  使用動態光散射激光粒度儀為什么要先測量背景,因為 背景是激光透過純凈介質后在探測器上形成的固定的光信號,動態光散射激光粒度儀主要是探測光經過路徑上的顆粒物(例如,樣品池窗口玻璃和透鏡表面上的污漬、內部的瑕疵、介質中的殘余顆粒等)對光的散射引起的。動態光散射激光粒度儀測量背景的目的是在粒度測試(有樣品)是扣除這些固定的、與樣品無關的信號,以消除樣品散射以外的雜散光對測試結果的影響。
  動態光散射激光粒度儀是通過檢測顆粒的散射譜來分析顆粒大小與分布的,因此能否獲得清晰的散射譜至關重要,激光是一種準直性,單色性良好的光源,只有采用激光才能在散射/衍射粒度儀器中得到清晰的散射譜分布。用多種波長混合的光源不可能獲得清晰的散射譜,只能獲得多種散射譜的疊加,因此不能用于粒度儀。
  動態光散射激光粒度儀測量粒度的原理是MIE散射理論。 MIE散射理論用數學語言描述了折射率為n、吸收率為m的特定物質的,粒徑為d球型顆粒,在波長為λ單色光照射下,動態光散射激光粒度儀散射光強度隨散射角θ變化的空間分布函數,此函數也稱為散射譜。根據MIE散射理論可以看出顆粒越大,前向散射越強而后向散射越弱;動態光散射激光粒度儀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。附圖示意表示了以波長為尺度大、中、小顆粒的散射譜。動態光散射激光粒度儀正是通過設置在不同散射角度的動態光散射激光粒度儀陣列,測試顆粒的散射譜,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定分布的特征,因此稱此種原理的儀器為動態光散射激光粒度儀。
  但是當顆粒粒徑小到一定的程度dm,與另一種更小顆粒dm-δ相比,如果二種顆粒的散射譜非常相似,以至不能被動態光散射激光粒度儀陣列所分辨,就認為達到了激光粒度儀的測量極限,此粒徑dm就是激光粒度儀的測量下限。
  此極限還與動態光散射激光粒度儀激光波長有關,研究表明紅光635nm波長的激光測量極限為50納米,而藍光405nm波長的激光測量理論極限為20nm。
  近年來動態光散射激光粒度儀進展很快,表現在以下幾個方面:
  1)動態光散射激光粒度儀更加成熟,激光衍射/散射技術,現在已經成為顆粒測試的主流.其主要特點:測試速度快,重復性好,分辨率高,測試范圍廣得到了進一步的發揮.
  動態光散射激光粒度儀zui近幾年的主要進展在于提高分辨率和擴大測量范圍.探測器尺寸增加,附加探頭的使用擴大了測量范圍;多種激光光源的使用、多鏡頭、會聚光路、多量程、可移動樣品窗的使用提高了分辨率,動態光散射激光粒度儀采樣速度的提高則進一步改善了儀器的重復性.激光粒度儀采用高能量藍光輔助光源和匯聚光學系統,測量范圍達到0.02?2000微米,不需更換透鏡.動態光散射激光粒度儀用多波長偏振光雙鏡頭技術將測量范圍擴展到0.04?2000微米.代表了當前的先進水平.國產的激光粒度儀在制作工藝和自動化程度上尚有欠缺,但大多數在重復性準確度方面也達到了13320標準的要求.目前動態光散射激光粒度儀在技術上,已經達到了相當成熟的階段.
  理論上,靜態激光粒度儀欲分辨納米級的顆粒至少需要二個條件:1、具有測量后向散射的動態光散射激光粒度儀陣列,2、需要用波長更短的動態光散射激光粒度儀。在可見光的范圍內,20nm是靜態激光粒度儀的理論測量下限。
  在多種動態光散射激光粒度儀中半導體激光與氣體激光相比,氣體光源波長短,線寬窄,單色性好,穩定性遠優于半導體光源。因此微納與大多數專業公司選用了氣體動態光散射激光粒度儀作為測量光源。根據顆粒布朗運動的快慢,通過檢測某一個或二個散射角的動態光散射信號分析納米顆粒大小,能譜是隨時間高速變化。動態光散射原理的粒度儀僅適用于納米級顆粒的測試。
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