激光粒度仪原理与应用PPT课件
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激光粒度仪
激光粒度的介绍 激光粒度仪的原理 激光粒度仪的结构 激光粒度仪的操作方法
激光粒度仪介绍
激光粒度仪是通过测量颗 粒群的衍射光谱经计算机处理 来分析其颗粒分布的。它可用 来测量各种固态颗粒、雾滴、 气泡及任何两相悬浮颗粒状物 质的粒度分布、测量运动颗粒 群的粒径分布。它不受颗粒的 物理
化学性质的限制。该类仪器因
测器上，将这些包含粒度分布 信息的光信号转换成电信号并 传输到电脑中，通过专用软件 用Mie（米氏）散射理wenku.baidu.com对这些 信号进行处理，就会准确地得 到所测试样品的粒度分布了。
根据瑞利散射定律： I D6/ 4
（1.1-1） 式中：
I——为散射光强； D——粒子直径 ；
——光源波长。
粒子直径减少10倍，散射光强 减弱一百万倍。
结果证明，散射角θ的大小与 颗粒的大小有关，颗粒越大， 产生的散射光的θ角就越小； 颗粒越小，产生的散射光的θ 角就越大。进一步研究表明， 散射光的强度代表该粒径颗粒 的数量。为了有效地测量不同
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。在所示的光束中的适当的 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，这样不 同角度的散射光散射光通过富 氏棱镜就会照射到多元光电探
正、背景扣除、取样（6000 次）、数据处理、报告生成等 全部操作。
3)真正的激光衍射方法，完全 符合1997年颁布的ISO13320激 光衍射方法粒度分析国际标准。
4）MS2000具有SOP（Standard Operation Programme）功能， 即标准操作规程。在软件的指 引下完成设置和自动操作，消 除人为操作误差和外部环境影 响误差。所以SOP特别适合跨地 域的质量控制，为不同试验室 的试验数据对比带来了方便。
注：我们公司主要用它来测煤浆 粒度和催化剂粒度。
激光粒度仪测量的 基本原理
1.测量基本原理
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，所以一束平行的激光在没有 阻碍的无限空间中将会照射到无限 远的地方，并且在传播过程中很少
有发散的现象。当光束遇到颗粒 阻挡时，一部分光将发生散射 现象，如图1.1-1。散射光的传 播方向将与主光束的传播方向 形成一个夹角θ。散射理论和
激光粒度分布仪的工作原 理基于夫朗和费衍射和米氏散 射理论相结合。物理光学推论， 颗粒对于入射的散射服从经典 的米氏理论。
低能源半导体激光器发出的 波长为0.6328微米的单色光， 经空间滤波和扩束透镜，滤去
杂光形成直径最大10mm的平行 单色光束。该光束照射测量区 中的颗粒时，会产生光的衍射 现象。衍射光的强度分布服从 夫朗和费衍射理论。在测量区 后的付立叶转换透镜是接收透 镜（已知透镜的范围） ，在它 的后聚平面上形成散射光的远
具有超声、搅拌、循环的样品 分散系统，所以测量范围广 （测量范围可0.02~2000微米，有 的甚至更宽）；自动化程度程度 高；操作方便；测试速度快； 测量结果准确、可靠、重复性 好。可广泛用于石油化工、陶 瓷、染料、水泥、煤粉、研磨
材料、金属粉末、泥沙、矿石、雾 滴、乳浊液等粒度的测定。如国产 JL、WJL系列激光粒度分析仪，英 国产Mastersizer系列激光粒度分 析仪，以及可用来测定纳米级的 PCS纳米粒度分析仪。
3）计算机和Malvern测量软件； Malvern软件可定义、控制整
个测量过程，并同时处理测量 的粒度分布数据、显示结果并 打印报告。
（2）仪器主要性能指标：
1）单量程检测范围0.02～ 2000μｍ的颗粒直径，无需更 换镜头。
2）检测速度快，扫描速度 1000次/s。任何粒度分布在此 范围之内的固体、液体样品， 都可以在30s之内完成光路校
磁场衍射图形。在接收透镜后 聚焦平面上放置一多环光电检 测器，它接收衍射光的能量并 转换成电信号输出。
激光粒度仪的结构 与主要性能
（1）仪器系统的组成主要包括 三部分，
1）主机（光学元件），标志 为MasterSizer2000；主机用 来收集测量样品内粒度大小的 原始数据。
2）附件（进样器），标识为 Hydro2000G(普通湿法)；附件 唯一的目的就是将样品分散混 匀充分并传送到主机以便于测 量。
Data目录下建立存放原始测量 数据的文件（其后缀为.mea）。
（2）新建SOP（标准操作程序）
测量有手动和SOP两种方法。
点击图标“配置”→“新建 SOP”→“下一步”→“Hydro 2000MU”→“下一步”→在该 处有3个项目需要设置：
1）模型一般选择“通用”； 2）分散剂名称选择“water”； 3）点击“物质”→“添 加”→把名称后的“新样品物 质”换成“悬沙或床沙等”， 填折射率参数，填吸收率参数， 按“确定”后返回→“下一 步”→填写样品名称、来源
样品制备内容包括过筛（去杂 质）、反凝剂分散（同吸管法）、 取代表样等。
2开机、关机及预热
开机顺序：附件（如Hydro 2000MU等）→仪器主机。
关机顺序：仪器主机→附件。
仪器开机后一般要求预热不少 于20分钟。
3 测量
（1）启动测量程序和建立测 量文件
双击Mastersizer 2000图标启 动测量程序，在Measurement
加所需内容。所有操作无需重 新编程。所得数据和图形可和 WINDOWS应用软件（如 Microsoft Word，Excel）动态 连接。
（一）激光粒度仪的操作步骤
1.分析用水和样品制备 激光粒度仪分析时需用较
多的洁净水来稀释样品浓度和 清洗样品池等，一般将自来水 存放24小时，把过多的气体释 放后即可作为分析用水。
在水利行业，可保证各泥沙室 的颗粒分析在相同控制参数下 完成，使资料更具一致性。
5）高度智能化，MS2000采用最 先进的模块化设计思想，干、 湿进样器转换方便。当进样器 与主机连接时，软件自动识别 干法或湿法进样器。当操作者
遇到问题或对仪器操作不熟悉 时，可以通过软件提示功能解 决问题。
6）结果报告形式多样，可提 供粒度分布数据、图形、平均 值、中数粒径、峰值等大量信 息。根据用户要求，粒度可自 由分级，自由修改报告界面，
激光粒度的介绍 激光粒度仪的原理 激光粒度仪的结构 激光粒度仪的操作方法
激光粒度仪介绍
激光粒度仪是通过测量颗 粒群的衍射光谱经计算机处理 来分析其颗粒分布的。它可用 来测量各种固态颗粒、雾滴、 气泡及任何两相悬浮颗粒状物 质的粒度分布、测量运动颗粒 群的粒径分布。它不受颗粒的 物理
化学性质的限制。该类仪器因
测器上，将这些包含粒度分布 信息的光信号转换成电信号并 传输到电脑中，通过专用软件 用Mie（米氏）散射理wenku.baidu.com对这些 信号进行处理，就会准确地得 到所测试样品的粒度分布了。
根据瑞利散射定律： I D6/ 4
（1.1-1） 式中：
I——为散射光强； D——粒子直径 ；
——光源波长。
粒子直径减少10倍，散射光强 减弱一百万倍。
结果证明，散射角θ的大小与 颗粒的大小有关，颗粒越大， 产生的散射光的θ角就越小； 颗粒越小，产生的散射光的θ 角就越大。进一步研究表明， 散射光的强度代表该粒径颗粒 的数量。为了有效地测量不同
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。在所示的光束中的适当的 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，这样不 同角度的散射光散射光通过富 氏棱镜就会照射到多元光电探
正、背景扣除、取样（6000 次）、数据处理、报告生成等 全部操作。
3)真正的激光衍射方法，完全 符合1997年颁布的ISO13320激 光衍射方法粒度分析国际标准。
4）MS2000具有SOP（Standard Operation Programme）功能， 即标准操作规程。在软件的指 引下完成设置和自动操作，消 除人为操作误差和外部环境影 响误差。所以SOP特别适合跨地 域的质量控制，为不同试验室 的试验数据对比带来了方便。
注：我们公司主要用它来测煤浆 粒度和催化剂粒度。
激光粒度仪测量的 基本原理
1.测量基本原理
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，所以一束平行的激光在没有 阻碍的无限空间中将会照射到无限 远的地方，并且在传播过程中很少
有发散的现象。当光束遇到颗粒 阻挡时，一部分光将发生散射 现象，如图1.1-1。散射光的传 播方向将与主光束的传播方向 形成一个夹角θ。散射理论和
激光粒度分布仪的工作原 理基于夫朗和费衍射和米氏散 射理论相结合。物理光学推论， 颗粒对于入射的散射服从经典 的米氏理论。
低能源半导体激光器发出的 波长为0.6328微米的单色光， 经空间滤波和扩束透镜，滤去
杂光形成直径最大10mm的平行 单色光束。该光束照射测量区 中的颗粒时，会产生光的衍射 现象。衍射光的强度分布服从 夫朗和费衍射理论。在测量区 后的付立叶转换透镜是接收透 镜（已知透镜的范围） ，在它 的后聚平面上形成散射光的远
具有超声、搅拌、循环的样品 分散系统，所以测量范围广 （测量范围可0.02~2000微米，有 的甚至更宽）；自动化程度程度 高；操作方便；测试速度快； 测量结果准确、可靠、重复性 好。可广泛用于石油化工、陶 瓷、染料、水泥、煤粉、研磨
材料、金属粉末、泥沙、矿石、雾 滴、乳浊液等粒度的测定。如国产 JL、WJL系列激光粒度分析仪，英 国产Mastersizer系列激光粒度分 析仪，以及可用来测定纳米级的 PCS纳米粒度分析仪。
3）计算机和Malvern测量软件； Malvern软件可定义、控制整
个测量过程，并同时处理测量 的粒度分布数据、显示结果并 打印报告。
（2）仪器主要性能指标：
1）单量程检测范围0.02～ 2000μｍ的颗粒直径，无需更 换镜头。
2）检测速度快，扫描速度 1000次/s。任何粒度分布在此 范围之内的固体、液体样品， 都可以在30s之内完成光路校
磁场衍射图形。在接收透镜后 聚焦平面上放置一多环光电检 测器，它接收衍射光的能量并 转换成电信号输出。
激光粒度仪的结构 与主要性能
（1）仪器系统的组成主要包括 三部分，
1）主机（光学元件），标志 为MasterSizer2000；主机用 来收集测量样品内粒度大小的 原始数据。
2）附件（进样器），标识为 Hydro2000G(普通湿法)；附件 唯一的目的就是将样品分散混 匀充分并传送到主机以便于测 量。
Data目录下建立存放原始测量 数据的文件（其后缀为.mea）。
（2）新建SOP（标准操作程序）
测量有手动和SOP两种方法。
点击图标“配置”→“新建 SOP”→“下一步”→“Hydro 2000MU”→“下一步”→在该 处有3个项目需要设置：
1）模型一般选择“通用”； 2）分散剂名称选择“water”； 3）点击“物质”→“添 加”→把名称后的“新样品物 质”换成“悬沙或床沙等”， 填折射率参数，填吸收率参数， 按“确定”后返回→“下一 步”→填写样品名称、来源
样品制备内容包括过筛（去杂 质）、反凝剂分散（同吸管法）、 取代表样等。
2开机、关机及预热
开机顺序：附件（如Hydro 2000MU等）→仪器主机。
关机顺序：仪器主机→附件。
仪器开机后一般要求预热不少 于20分钟。
3 测量
（1）启动测量程序和建立测 量文件
双击Mastersizer 2000图标启 动测量程序，在Measurement
加所需内容。所有操作无需重 新编程。所得数据和图形可和 WINDOWS应用软件（如 Microsoft Word，Excel）动态 连接。
（一）激光粒度仪的操作步骤
1.分析用水和样品制备 激光粒度仪分析时需用较
多的洁净水来稀释样品浓度和 清洗样品池等，一般将自来水 存放24小时，把过多的气体释 放后即可作为分析用水。
在水利行业，可保证各泥沙室 的颗粒分析在相同控制参数下 完成，使资料更具一致性。
5）高度智能化，MS2000采用最 先进的模块化设计思想，干、 湿进样器转换方便。当进样器 与主机连接时，软件自动识别 干法或湿法进样器。当操作者
遇到问题或对仪器操作不熟悉 时，可以通过软件提示功能解 决问题。
6）结果报告形式多样，可提 供粒度分布数据、图形、平均 值、中数粒径、峰值等大量信 息。根据用户要求，粒度可自 由分级，自由修改报告界面，