激光粒度儀的工作原理詳解

    在一定條件下，顆粒越大，散射光的分布范圍越廣。當顆粒為理想圓球時(shí)(粒度測量中，都假設顆粒是理想圓球)，散射光斑由中心的亮斑和外圍一系列明暗相間的同心圓環(huán)組成，這樣的光斑稱(chēng)為“愛(ài)里斑(Airy Disk)”。中心亮斑包含了衍射光(從一般意義上說(shuō)，顆粒的散射光可近似看成衍射光和幾何散射光的相干疊加，但是幾何散射光不包含顆粒大小的信息，換言之，顆粒大小信息只包含在衍射光的分布中)總能量的83.8%，因此通常把中心亮斑的角半徑(從光斑中心點(diǎn)到第一個(gè)暗環(huán)的角距離)作為愛(ài)里斑的半徑，或作為顆粒對光的散射角θA。業(yè)界普遍認為：顆粒越小，θA越大?；蛘哒f(shuō)：顆粒大小與愛(ài)里斑大小有一一對應關(guān)系。

    從激光器發(fā)出的細激光束經(jīng)過(guò)空間濾波和準直，成為一束平行、純凈的擴展光束，然后照射到測量池內。被測顆粒分散懸浮在池內的分散介質(zhì)(例如，水)中。入射光如果遇到顆粒，就被散射，形成散射光；沒(méi)有遇到顆粒的光仍然是平行光，沿著(zhù)原來(lái)的方向傳播。后者經(jīng)過(guò)傅里葉透鏡后被會(huì )聚到光電探測器的中心，并穿過(guò)中心上的小孔，被中心探測器接收。散射光經(jīng)過(guò)傅里葉透鏡后，相同散射角的光被聚焦到探測器的同一點(diǎn)上。因此探測器上的一個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)散射角θ。探測器由多個(gè)獨立的探測單元組成，每個(gè)單元對應一個(gè)散射角區間。單元序號從探測器的中心往外，逐漸增大。探測單元的中心對應的散射角以及單元的接收面積均隨著(zhù)序號增大呈指數式增大。每個(gè)單元輸出的光電信號正比于投射到該單元上的散射光功率(習慣上稱(chēng)為“光能”)。所有單元輸出的信號組成了散射光能分布。雖然任意大小的顆粒的散射光斑的中心亮斑都是中心強而邊緣弱，但是散射光能分布的峰值則總是處在某個(gè)探測單元上。顆粒越小，散射光斑越大，散射光能分布的峰值就越往外。