CN2581978Y - 静态光散射激光粒度仪 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于光学仪器的技术领域，特别涉及一种粉粒体激光测试技术。本实用新型的静态光散射激光粒度仪，其结构包括激光器、平面反射镜、扩束镜、傅立叶变换透镜、光电池阵列，光电池阵列为硅材料光电二极管，光电池中心孔为30－80um，光电池最内环为40－120um，由内向外逐渐变大，宽度不规则环间距为20－50um，环数在30－50之间。本实用新型具有高分辨率、高精度，操作简便，不需更换傅立叶透镜；粒度测量范围宽；可用于测量磁性材料。

Description

静态光散射激光粒度仪
(一)技术领域
本实用新型属于光学仪器的技术领域，特别涉及一种粉粒体激光测试技术。
(二)背景技术
许多工业生产领域的半成品或成品通常呈现粉未状，粉未的颗粒粒径大小是生产控制中最基本的参数，粒度及其分布的测试是生产与一项重要的测试项目。目前常用的测试方法有沉降法、筛析法、显微镜法和激光粒度分析法，其中后者测试速度快、重复性好、应用范围广，并可以实现快速测试，正逐渐得到广泛的应用。
但目前国内外的激光粒度仪存在以下问题，影响它的推广应用。如中国专利于1995年4月19日公开的CN2195091Y专利。
(1)分辨率低，通常的激光粒度仪在测量范围内最多只分32个固定的颗粒分级，精度不够，不能满足某些对分辨率要求较高的测量。
(2)没有考虑颗粒及介质的折射率为简单的佛朗和费衍射模型，在测量小颗粒时有明显的系统误差。
(3)现实中的颗粒形状复杂，通常的粒度仪没有考虑到现实颗粒与理论模型的拟合系数。
(4)国内外的粒度仪的泵或电磁阀都能吸附磁性物质，因此不能测量稀土、氧化铁等磁性材料。
(三)发明内容
本实用新型的目的在于提供一种高分辨率、高精度的用于亚微米、微米测量的静态光散射粒度仪。
本实用新型的目的是这样实现的：
本实用新型的静态光散射激光粒度仪，其结构包括激光器、平面反射镜、扩束镜、傅立叶变换透镜、光电池阵列、光学导轨、透明样品窗，循环泵和电磁阀，傅立叶变换透镜焦距为70-180mm，孔径为30-70mm，透明样品窗置于傅立叶变化换透镜与光电池阵列之间的汇聚光路上，并可沿光轴方向移动，光电池阵列为硅材料光电二极管，光电池中心孔为30-80um，最佳值为40-50um，光电池最内环为40-120um，最佳值为80-100um，由内向外逐渐变大，宽度不规则环间距为20-50um，最佳值为35-40um，环数在30-50之间。
本实用新型的静态光散射激光粒度仪，样品窗为石英透明材料，壁厚为1-2.5mm，中间缝隙为1-3mm。样品池内壁光滑，搅拌为双搅拌，搅拌速度可调。
本实用新型的静态光散射激光粒度仪，循环泵和电磁阀均无磁性。本实用新型可以测量稀土、氧化铁等磁性物质颗粒。
光在通过含有颗粒群的介质后，在入射方向上有光强的衰减，这个衰减是由于颗粒对光的散射，以及颗粒对光的吸收。若不考虑可能的选择性吸收，绝缘体物质对可见光的一般吸收非常微弱，如果散射体是电导率不等于零的金属，光波在其中传播时，在电磁场作用下会产生感应电流，使一部分光能耗散转变为热能。这种散射体对光表现具有强烈的一般吸收作用。1um厚的金属膜透射光只占入射光的1％以下。吸收程度一般与入射辐射的波长有关，但在可见光范围变化不大。
散射体对光伴有吸收时，可将其对于介质的折射率用一复数m表示：
          m＝n-n′.i    其中n2+n′2＝∈，nn′＝λσ/c
∈和σ是介质的介电常数和电导率，λ是光在真空中的波长，c是光速，复数折射率的实部相当于光在介质中的传播速度与真空中传播速度之比；虑部n′反映了光因吸收作用而产生的电磁波衰减。
散射光在各角度的强度函数是颗粒折射率和介质折射率的函数。
除了衍射外，所有测量的效应与粒径的关系是和颗粒相对于折射率有关的，而且这个关系在一定粒度范围内存在多值性的问题。
因此，本实用新型具有高分辨率、高精度，操作简便，不需更换傅立叶透镜；粒度测量范围宽；可用于测量磁性材料。
(四)附图说明
图1为本实用新型的光路结构示意图
图中，1.激光器，2、3.平面反射镜，4.扩束镜，5.傅立叶变换透镜，6、6′、6″、6.样品窗，7.光电池阵列，8.大角度辅助探测器
(五)具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作具体的说明：
激光器1、反射镜2与3、扩束镜4、傅立叶变换透镜5、与光电池阵列7、通过专用支架固定在光学导轨上，光学导轨长570mm，傅立叶透镜5与光电池阵列7之间相距60-300mm，透明样品窗9可在此范围内光轴方向调节位置。傅立叶透镜5的焦距与孔径比传统的缩小，焦距为70-180mm，孔径为30-70mm，其主要功能是将激光器分聚在光电池阵列7的中心位置。
激光器1发出的光通过平面反射镜2与3反射后，经过扩束镜4变为发散光路直接到达傅立叶透镜5，由傅立叶透镜5将光线变换为汇聚光束后到达光电池阵列7。透明样品窗6置于傅立叶透镜5与光电池阵列7之间可沿光轴方向移动，并能准确定位，无需更换傅立叶透镜5，也不必重新调整光路，通过改变样品窗6的位置即可改变粒度测量范围。
例如，样品窗放在6′处比放在6处测量范围要小，因为样品窗越靠近光电池阵列7，接收到的散射光线孔径角越大，可测的频越宽，根据傅立叶光学原理，较宽的步带对应较小的空间尺寸。因此，样品窗位于6′比位于6时可测得的粒径要小，相应的测量范围变窄，反之则测量变宽。用此法改变测量范围，不需变换傅立叶透镜，由0.05-50um可扩大到0.05-500um的范围。
测量范围宽，适用于颗粒大小不均匀的颗粒群；测量范围窄，则适用于对分辨率要求高的场合。因为在光电池阵列环带数目一定时，颗粒分级级数也一定，测量范围变窄，意味着各粒度级也相应变窄，因此，仪器的分辨率就相应提高。
本实用新型的操作步骤如下：
倒入纯净介质，测量基准；停止循环，向样品窗中加入样品、开超声分散、开循环，让样品流经样品窗，系统会自动计算颗粒的粒度分布。
本实用新型的数据处理采用数字处理器，数据高速送到计算机处理，最后得出粒度分布。

Claims (4)

1.一种静态光散射激光粒度仪，其结构包括激光器、平面反射镜、扩束镜、傅立叶变换透镜、光电池阵列、光学导轨、透明样品窗，循环泵和电磁阀，傅立叶变换透镜焦距为70-180mm，孔径为30-70mm，透明样品窗置于傅立叶变化换透镜与光电池阵列之间的汇聚光路上，并可沿光轴方向移动，其特征在于：光电池阵列为硅材料光电二极管，光电池中心孔为30-80um，光电池最内环为40-120um，由内向外逐渐变大，宽度不规则环间距为20-50um，环数在30-50之间。
2.根据权利要求1所述的静态光散射激光粒度仪，其特征在于：样品窗壁厚为1-2.5mm，中间缝隙为1-3mm。
3.根据权利要求1所述的静态光散射激光粒度仪，其特征在于：循环泵和电磁阀均无磁性。
4.根据权利要求1、2、3所述的静态光散射激光粒度仪，其特征在于：光电池中心孔为40-50um，光电池最内环为80-100um，环间距为35-40um。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103398926A (zh) * 2013-08-08 2013-11-20 济南微纳颗粒仪器股份有限公司 一种单光束双工位大量程激光粒度测量装置
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