LS900激光粒度分析报告仪.doc

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1、第一章用途和技术指标§1.1用途本仪器用来测量各种粉体材料的尺寸分布（粒度分布）。其适用场合包括研究机构、质量控制实验室、质量监督部门以及其他需要测量粒度分布的机构和部门。§1.2技术和性能指标1.消耗功率测量单元30W循环进样器150W微型计算机150W打印机50W超声波清洗机(选购)120W2.温度5～35℃3.湿度＜85%4.外观尺寸主机430×350×430mm（L×W×H）循环进样器（控制箱）370×200×300mm5.激光器种类：He-Ne激光器功率：2mw波长：0.6328μm预期寿命：2年

2、6.粒径测量围：0.05μm—500μm重复性误差（粒径覆盖围小于10的样品的D50值）：＜3%7.数据采样持续时间：1～2秒8.独立探测单元数：539.进样系统静态样品池容积：13.5ml循环进样器容积：660ml循环速度：3级10.数据输出、存贮和传输视频显示打印机硬拷贝计算机硬盘存贮远程传送11.测试报告格式测量系统参数体积平均粒径累积百分比粒径(边界粒径)比表面积粒度分布曲线粒度分布表两种类型报告：普通报告统计报告外界输入数据的报告生成12.计算机:能运行Windows95以上操作系统的所有IBM兼

3、容机。13.打印机:能与IBM兼容机配套的所有通用打印机。-２-第二章原理、结构和控制本章介绍LS900型激光粒度仪的工作原理和结构组成。用户学习和掌握这些容后，这对下一步用好仪器，维护好仪器将大有益处。§2.1颗粒对光的散射理论众所周知,光是一种电磁波。它在传播过程中遇到颗粒时，将与之相互作用，其中的一部分将偏离原来的行进方向，称之为散射，如图2.1所示：图2.1光的散射现象示意图当颗粒是均匀、各向同性的圆球时，可以根据Maxwell电磁波方程严格地推算出散射光场的强度分布，称为Mie散射理论，摘录如下：

4、其中Ia和Ib分别表示垂直偏振光和水平偏振光的散射光强；θ表示散射角，al和bl的表达式分别如下：此地，)，，；式中，为介质的介电常数，为散射粒子的介电常数，为电导率，和分别为真空和介质中的光波长，r为粒子半径，而其中这里和分别是第一类Bessel函数和诺俟曼函数。和的表达式则为：其为一次缔合勒让德多项式Mie理论是描述散射光场的严格理论，适用于经典意义上任意大小的颗粒。但是对大颗粒()，Mie散射公式的数值计算十分复杂。通常人们认为这种情况下散射现象可以用较常见而简单的衍射公式描述。当散射粒子到观察点的距

5、离无限远时，衍射公式可简化为Fraunhoff衍射公式：。本公司的研究人员发现，如果只考虑散射光的强度分布，在的条件下，Fraunhoff理论与Mie理论的差别确实非常小。但是在激光粒度仪中，光电探测器接收的是光的能量（强度对探测器接收面的积分），而且接收器的面积随着接收角的增大而迅速增大，这时在14°附近（设颗粒折射率1.54，该位置对应于1μm颗粒散射光能分布的峰值），实际的光能将远大于Fraunhoff理论的预言值。因此如果激光粒度仪的接收角接近或大于14°，或者激光粒度仪的测量下限小于等于1μm，则

6、衍射理论将带来明显的误差（增加了1μm附近的颗粒数量）。本公司的激光粒度仪全部采用严格的Mie理论。§2.2仪器的工作原理激光粒度仪由测量单元、样品池、计算机和打印机组成，如图2.2所示:图2.2LS900型激光粒度仪的结构示意图从He-Ne激光器发出波长为0.6328μm的激光束，经扩束镜后会聚在针孔，针孔将滤掉所有的高阶散射光，只让空间低频的激光通过。然后激光束成为发散的光束。该光束遇到透镜后被聚焦。反射棱镜使光学系统的光轴转折90°，即，使之由水平传播变成垂直传播。当样品池没有颗粒时，光束将被聚焦在环

7、形光电探测器的中心，并穿过中心的小孔照到中心探测器上。当样品池有颗粒样品时，会聚的光束将有一部分被颗粒散射到环形探测器的各探测单元以及大角探测器上。设样品池没有颗粒时，中心探测器接收到的光能为E0，其他各探测单元接收到的光能（由于象差和尘埃散射等）从里到外依次为B1，B2，…，Bn；样品有待测颗粒时，变为E`0，S`1，S`2，…，S`n；则：，称为遮光比。样品浓度越高，遮光比越大。I=1,2,…,n；称为散射光能分布，它包含了待测颗粒的粒度分布信息。光能信号通过光电探测器转换成了相应的电流信号，送给数据采

8、集卡。该卡将电信号放大，再进行A/D转换后送入计算机。根据光的散射理论和仪器的光学结构，计算机事先已计算出了仪器测量围各种直径粒子对应的散射光能分布，其集合组成了光能矩阵M，即：矩阵中每一列代表一个粒径围一个单位重量的颗粒产生的散射光能分布。因此:式中w1，w2，…，wn代表颗粒的重量分布。根据上式，只要已知散射光能分布s1,s2,…,sn,通过适当的数值计算手段可以计算出与之相应的粒度分布。§2.3仪器的构成L