全自動(dòng)濕法激光粒度儀是一種基于激光散射原理,用于精確測(cè)量顆粒在液體中粒徑分布的高精度分析儀器,廣泛應(yīng)用于化工、制藥、食品、陶瓷、涂料、電池材料、礦物加工及納米材料等領(lǐng)域。其“濕法”指樣品需分散于液體介質(zhì)(如水或有機(jī)溶劑)中形成穩(wěn)定懸浮液進(jìn)行測(cè)試,“全自動(dòng)”則體現(xiàn)在進(jìn)樣、分散、測(cè)量、清洗及數(shù)據(jù)分析等流程的智能化與無(wú)人干預(yù)。
該儀器核心原理為米氏散射理論(Mie Scattering Theory):當(dāng)激光束穿過(guò)均勻分散的顆粒懸浮液時(shí),不同粒徑的顆粒會(huì)產(chǎn)生特定角度和強(qiáng)度的散射光,通過(guò)高靈敏度光電探測(cè)器陣列采集散射光能分布,再經(jīng)反演算法計(jì)算出顆粒的粒徑分布(如D10、D50、D90等)。為確保測(cè)試準(zhǔn)確性,設(shè)備配備超聲分散裝置、機(jī)械攪拌系統(tǒng)和循環(huán)泵,有效防止顆粒團(tuán)聚,實(shí)現(xiàn)充分解聚與均勻輸送。
全自動(dòng)濕法激光粒度儀其組成部分可歸納為以下幾個(gè)核心模塊:
一、激光光源系統(tǒng)
激光器:通常采用氦氖激光器或半導(dǎo)體激光器,提供穩(wěn)定、單色、平行的光束。激光波長(zhǎng)常見(jiàn)為635nm(紅光)、532nm(綠光)或780nm(近紅外),不同波長(zhǎng)適用于不同粒徑范圍的測(cè)量。
光束處理器件:包括準(zhǔn)直透鏡等,用于聚焦和調(diào)整光路,確保激光束以平行狀態(tài)照射到樣品上。
二、樣品分散與遞送系統(tǒng)
樣品池:盛放液體分散體系的容器,通常由玻璃或石英制成,保證光學(xué)透明,以便激光束能夠穿透并照射到樣品顆粒上。
攪拌器:保持顆粒均勻懸浮,防止沉降,確保樣品在測(cè)量過(guò)程中保持均勻分散狀態(tài)。
超聲波分散器:用于打散顆粒團(tuán)聚,確保測(cè)量的是單個(gè)顆粒而非團(tuán)聚體,提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。
循環(huán)泵:使樣品在系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng),保證取樣的代表性,確保每次測(cè)量的樣品都是均勻的。
管路系統(tǒng):連接樣品池、攪拌器、超聲波分散器和循環(huán)泵,形成閉合的樣品循環(huán)路徑。
三、光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)
透鏡組:包括傅里葉透鏡等,用于聚焦和調(diào)整散射光路,確保散射光能夠準(zhǔn)確到達(dá)探測(cè)器。
探測(cè)器陣列:由多個(gè)同心環(huán)狀或陣列式光電探測(cè)器(如CCD或PD陣列)組成,分布在不同角度,用于接收不同角度的散射光。探測(cè)器陣列的設(shè)計(jì)能夠覆蓋從近前向到后向的廣泛散射角范圍,以捕捉不同粒徑顆粒產(chǎn)生的散射光信號(hào)。
四、信號(hào)處理與控制系統(tǒng)
光電轉(zhuǎn)換模塊:將探測(cè)器接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),以便進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析。
數(shù)據(jù)采集卡:高速采集散射光強(qiáng)度數(shù)據(jù),確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。
算法軟件:基于Mie散射理論或Fraunhofer衍射模型計(jì)算粒徑分布。軟件通過(guò)反演算法對(duì)散射光分布進(jìn)行求解,得出被測(cè)樣品的粒度分布。
控制系統(tǒng):控制儀器的整體運(yùn)行,包括激光光源的開(kāi)關(guān)、樣品分散與遞送系統(tǒng)的運(yùn)行、光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集以及信號(hào)處理與控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理等。
五、計(jì)算機(jī)與分析軟件
計(jì)算機(jī):運(yùn)行專(zhuān)用軟件,控制儀器運(yùn)行、采集數(shù)據(jù)、計(jì)算粒度分布、顯示和輸出結(jié)果。計(jì)算機(jī)通常配備高性能的處理器和大容量的存儲(chǔ)器,以確保數(shù)據(jù)處理的速度和準(zhǔn)確性。
分析軟件:提供用戶友好的界面,方便用戶進(jìn)行儀器操作、數(shù)據(jù)查看和分析。軟件能夠生成粒度分布曲線、直方圖及典型粒徑值報(bào)告,支持多種數(shù)據(jù)輸出格式,滿足用戶的不同需求。
六、輔助部件
自動(dòng)進(jìn)樣器(可選):實(shí)現(xiàn)連續(xù)批量檢測(cè),提高檢測(cè)效率。自動(dòng)進(jìn)樣器能夠按照預(yù)設(shè)的程序自動(dòng)完成樣品的取樣、分散和遞送等過(guò)程。
背景校正裝置:消除環(huán)境光干擾,提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。背景校正裝置通常通過(guò)測(cè)量無(wú)樣品時(shí)的散射光信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)背景校正。
校準(zhǔn)標(biāo)樣:用于儀器校準(zhǔn),確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。校準(zhǔn)標(biāo)樣通常是具有已知粒徑分布的標(biāo)準(zhǔn)聚苯乙烯微球等。