激光粒度仪

所谓激光粒度仪是指通过颗粒的衍射或散射光的空间分布(散射光谱)来分析颗粒尺寸的仪器。

根据能谱的稳定性，可分为静态光散射粒度仪和动态光散射激光粒度仪

静态光散射激光粒度仪

能谱是一个稳定的空间分布。主要适用于微米级粒子的测量，改进后测量下限可以扩展到几十纳米。

基于动态光散射原理的激光粒度仪

根据粒子布朗运动的速度，通过检测一个或两个散射角的动态光散射信号来分析纳米粒子的大小，能谱随时间快速变化。基于动态光散射原理的粒度仪只适用于纳米颗粒的测量。

透光沉淀器不是激光粒度分析仪

一般来说，激光粒度分析仪是指基于衍射和散射原理的粒度分析仪，透光沉降仪是基于斯托克斯沉降定律而不是激光衍射/散射原理，因此这类仪器不能称为激光粒度分析仪。

1、为什么激光必须用作散射/衍射激光粒度仪的光源

激光粒度分析仪通过检测颗粒的散射光谱来分析颗粒的大小和分布，因此获得清晰的散射光谱非常重要。激光是一种具有良好准直性和单色性的光源，只有使用激光才能在散射/衍射粒度分析仪中获得清晰的散射光谱分布。使用多种波长混合的光源不可能获得清晰的散射光谱，只能获得多种散射光谱的叠加，因此不能用于粒度分析仪。

与各种激光器中的气体激光器相比，气体光源比半导体光源具有更短的波长、更窄的线宽、更好的单色性和更好的稳定性。所以微纳和大多数专业公司选择气体激光器作为测量光源。

2、激光粒度分析仪与其他方法相比有什么优势？

激光粒度分析仪的光路实际上是一个二维傅立叶变换器，因此它具有傅立叶变换的许多特点：

(1)所有粒子的散射信息以光速并行传输到光电探测器，速度无与伦比；

(2)探测器可以做得很窄，大约几微米，所以分辨率很高；

(3)颗粒散射在测试过程中不会受到人为因素的干扰，因此测试重复性优越；

(4)根据傅里叶变换的平移不变性，颗粒在样品池中的移动速度不会影响频谱分布，因此适用于动态颗粒测试，这是其他颗粒尺寸测试方法无法比拟的，成为颗粒在线测试的理论基础。

3、激光粒度仪的下限是多少？

激光粒度分析仪测量粒度的原理是米氏散射理论。MIE散射理论用数学语言精确地描述了折射率为n、吸收率为m的特定物质的粒径为D的球形粒子的散射光强度随散射角θ变化的空间分布函数，也称为散射谱。根据MIE散射理论可以看出，粒子越大，前向散射越强，后向散射越弱。随着粒径的减小，前向散射迅速减小，后向散射逐渐增大。该图示意性地显示了大、中、小颗粒在波长范围内的散射光谱。激光粒度仪通过以不同散射角度排列的光电探测器阵列测试颗粒的散射光谱，从而确定颗粒尺寸。这种散射光谱具有特定粒子在空间稳定分布的特点，因此基于这一原理的仪器称为静态激光粒度仪。

然而，当粒子尺寸小至dm时，与另一个更小的粒子dm-δ相比，如果两个粒子的散射光谱如此相似以至于它们不能被光电探测器阵列分辨，则认为已经达到激光粒子尺寸仪的测量极限，并且该粒子尺寸dm是激光粒子尺寸仪的下限。

这个极限也和激光波长有关。研究表明，红光在635纳米的激光测量极限为50纳米，而蓝光在405纳米的理论极限为20纳米。

理论上，静态激光粒度仪至少需要两个条件来区分纳米级粒子：

(1)它有一个用于测量反向散射的光电探测器阵列；

(2)它需要更短波长的激光。在可见光范围内，20纳米是静态激光粒度仪的理论测量下限。