激光粒度仪综合实验

激光粒度仪实验报告

一、试验目的

用激光粒度仪研究二氧化三铝受潮前后平均粒径的变化。

二、实验原理

激光粒度仪是根据颗粒能使激光产生散射这一物理现象测试粒度分布的。由于激光具有

很好的单色性和极强的方向性，所以在没有阻碍的无限空间中激光将会照射到无穷远的地方，并且在传播过程中很少有发散的现象。如图1所示。

图1激光束在无阻碍状态下的传播示意图

米氏散射理论表明，当光束遇到颗粒阻挡时，一部分光将发生散射现象，散射光的传播方向将与主光束的传播方向形成一个夹角0, B角的大小与颗粒的大小有关，颗粒越大，产生的

散射光的0角就越小；颗粒越小，产生的散射光的0角就越大。即小角度（0的散射光是有

大颗粒引起的；大角度（0 1的散射光是由小颗粒引起的，如图2所示。进一步研究表明，散

射光的强度代表该粒径颗粒的数量。这样，测量不同角度上的散射光的强度，就可以得到样

品的粒度分布了。

图2不同粒径的颗粒产生不同角度的散射光

为了测量不同角度上的散射光的光强，需要运用光学手段对散射光进行处理。我们在光束中

的适当的位置上放置一个富氏透镜，在该富氏透镜的后焦平面上放置一组多元光电探测器，不同角度的散射光通过富氏透镜照射到多元光电探测器上时，光信号将被转换成电信号并传

输到电脑中，通过专用软件对这些信号进行处理，就会准确地得到粒度分布了，如图3所示。

图3激光粒度仪原理示意图

二氧化三铝是难溶于水的白色固体，无臭，无味，质极硬，易吸潮而不潮解，两性氧化物，能溶于无机酸和碱性溶液中，几乎不溶于水及非极性有机溶剂。

三、实验结果预测

受潮后二氧化三铝粉末的粒径会变大。

四、实验仪器与药品

激光粒度仪一台

电脑一台

滴管一支

大烧杯一个

试管若干

试管刷一个

超声波清洗仪一台

蒸馏水

干燥的二氧化三铝粉末

五、实验步骤

1 、样品处理，将干燥的二氧化三铝粉末与足量的蒸馏水混合，在自然条件下等蒸馏水挥发后，用研钵捣碎，使其恢复粉末状，收集好后备用。

2、打开激光粒度仪的电源开关，开启电脑，并且启动相关软件，点击“Run”选择

第一项，点击“ 0K',将电脑与激光粒度仪连接起来。再点击“Run”在弹出的界面上选

择溶剂为“ H20'，选择模式为“ Garnet. ”，选择好储存路径。

3、在激光粒度仪的按钮上按下排气泡的操作键，进行排汽泡的操作。

4、排好起泡后，点击软件上的“ Start ”，进行测试准备，同时观察相关的数据，并

且最后看测试界面上第一项是否超过1%，第二项是否超过3%，若超过，则必须重新清洗

粒度仪，清洗时，向样品池内加满蒸馏水，按下仪器上的开始键，等仪器启动一分多钟后，按下停止键，将水排净，重新注入蒸馏水，然后重复上述3、4 步骤。

5、取适量样品于试管中，加入约5ml 的蒸馏水形成悬浊液体系，然后用超声波清洗仪将体系分散成均匀的悬浊液。

6、除去样品池中的蒸馏水约5ml，加入分散好的悬浊液，注意在加液时，应当吸取一

部分中层液体，快速挤向试管底部，以保证颗粒大的样品能够均匀的加入到样品池中，并注意观察软件界面第一项不少于7%且不超过11%。加完液体后应当吸取样品池中的液体清

洗试管和滴管，并将清洗液一起倒入样品池中。注意整个操作过程应当快速完成。

7、加好样品后，点击软件界面的“ done”开始测试。

8、测试完成后，将样品池中的非也派出，加入蒸馏水清洗样品池，重复上述步骤34567，重新测试以获得对比数据。

9、实验结束后，点击“ Run”下拉菜单中的切断连接项，然后关闭程序。将样品池中的废液排出，用蒸馏水清洗样品池两次，盖上保护盖，打扫实验场地。

六、实验结果

受潮前测得的体积（粒径）分布图像为：

Vakirno

—*4 30DLS_501_01J(5

20

Dwnfllei (um)

七、实验结果分析

有结果可知，受潮后，二氧化三铝粉末的平均粒径由

5.937um 增大到7.138um ，增大

了 1.201um ，增幅为20.23%，这与结果预测一致，可见受潮对二氧化三铝粉末的粒径影响 很大。

二氧化三铝粉末受潮后，颗粒会与水分子发生结合：

AI 2O+H 20=AI 2C B .H 20

Al 2O3+3H 2O=AI 2Q .3H 2O

结合后的颗粒增加了水分子，粒径增大，而且由于分子间的氢键作用，导致一个颗粒所含 的分子数增多，这也是粉末受潮后粒径增大的原因。

八、思考题 问：激光粒度仪的特点是什么？ 答： 激光粒度仪的性能优异，拥有如下特点：

Differential Volume

Particle Diaineter (um)

一 -

1、测试范围宽

由于激光粒度仪采用了大尺寸光电探测阵列（70 个通道）、侧向辅助光电探测阵列（12 个通道）及其它相应技术，使单透镜测试范围达到0.1---450 微米，并且由于本仪器使用

过程中无须更换镜头及调整光学系统，提高了系统的稳定性，简化了操作过程。

2、重复性好

激光粒度仪采用Furanhofer 衍射及Mie 散射理论, 测试过程不受温度变化、介质黏度, 试样密度及表面状态等诸多因素的影响, 只要将待测样品均匀地展现于激光束中，即可获

得准确的测试结果。而且区别于沉降法, 由于不需要沉降过程，因此在一次测试中可以多

次采样（5-20 次任意设定），有效的滤除了由于电噪声，样品分布不均等因素造成的影响，使仪器的测试重复性变好。

3、采用半导体激光发生器激光粒度仪具有光参数稳定、效率高、寿命长、不怕振动等一系列优点，克服了传统气体激光器由于自然漏气，需定期更换的缺点。

4、自动化程度高操作简单

GSL-101BI 型激光颗粒测量仪采用微机进行实时控制，自动完成数据采集、分析处理、结果保存、打印等功能,操作简单, 自动化程度高。

5 测试迅速激光粒度仪由于无须沉降过程，使测试速度大幅度提高，在通常情况下，几分钟内即可完成一次样品测试（不包括样品制备时间）。

6、采用了独特的机械搅拌装置激光粒度仪具有搅拌力矩大、速度快、搅拌均匀等一系列优点。

7、软件方便

激光粒度仪测试程序采用MSVC/C6.0编制,在中文Windows95/98/ME/2000/NT/XP人机接口界面，操作直观简便, 通俗易懂。数据输出内容丰富, 并且可以输出英文测试报告, 对于彩色打印机还可以输出彩色测试报告。