激光粒度儀是通過測(cè)量顆粒群的衍射光譜經(jīng)計(jì)算機(jī)處理來分析其顆粒分布的。它可用來測(cè)量各種固態(tài)顆粒、霧滴、氣泡及任何兩相懸浮顆粒狀物質(zhì)的粒度分布、測(cè)量運(yùn)動(dòng)顆粒群的粒徑分布。它不受顆粒的物理化學(xué)性質(zhì)的限制。該類儀器因具有超聲、攪拌、循環(huán)的樣品分散系統(tǒng)，所以測(cè)量范圍廣(測(cè)量范圍可達(dá)0.02~2000微米，有的甚至更寬)；自動(dòng)化程度程度高；操作方便；測(cè)試速度快；測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、可靠、重復(fù)性好?？蓮V泛用于石油化工、陶瓷、染料、水泥、煤粉、研磨材料、金屬粉末、泥沙、礦石、霧滴、乳濁液等粒度的測(cè)定。

　　2. 激光粒度儀使用方法測(cè)量基本原理

　　激光粒度儀是根據(jù)顆粒能使激光產(chǎn)生散射這一物理現(xiàn)象測(cè)試粒度分布的。由于激光具有很好的單色性和*的方向性，所以一束平行的激光在沒有阻礙的無限空間中將會(huì)照射到無限遠(yuǎn)的地方，并且在傳播過程中很少有發(fā)散的現(xiàn)象。當(dāng)光束遇到顆粒阻擋時(shí)，一部分光將發(fā)生散射現(xiàn)象。散射光的傳播方向?qū)⑴c主光榮的傳播方向形成一個(gè)夾角θ。散射理論和結(jié)果證明，散射角θ的大小與顆粒的大小有關(guān)，顆粒越大，產(chǎn)生的散射光的θ角就越小；顆粒越小， 產(chǎn)生的散射光的θ角就越大。

　　激光粒度儀經(jīng)典的光路由發(fā)射、接受和測(cè)量窗口等三部分組成。發(fā)射部分由光源和光束處理器件組成，主要是為儀器提供單色的平行光作為照明光。接收器是儀器光學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。測(cè)量窗口主要是讓被測(cè)樣品在*分散的懸浮狀態(tài)下通過測(cè)量區(qū)，以便儀器獲得樣品的粒度信息。

　　接收器由傅立葉選鏡和光電探測(cè)器陣列組成。所謂傅立葉選鏡就是針對(duì)物方在無限遠(yuǎn)，像方在后焦面的情況消除像差的選鏡。激光粒度儀的光學(xué)結(jié)構(gòu)是一個(gè)光學(xué)傅立葉變換系統(tǒng)，即系統(tǒng)的觀察面為系統(tǒng)的后焦面。由于焦平面上的光強(qiáng)分布等于物體(不論其放置在透鏡前的什么位置)的光振幅分布函數(shù)的數(shù)學(xué)傅立葉變換的模的平方，即物體光振幅分布的頻譜。激光粒度儀將探測(cè)器放在透鏡的后焦面上，因此相同傳播方向的平行光將聚焦在探測(cè)器的同一點(diǎn)上。據(jù)測(cè)器由多個(gè)中心在光軸上的同心圓環(huán)組成，每一環(huán)是一個(gè)獨(dú)立的探測(cè)單元。這樣的探測(cè)器又稱為環(huán)形光電探測(cè)器陣列，簡(jiǎn)稱光電探測(cè)器陣列。

　　激光器發(fā)出的激光束經(jīng)聚焦、低通濾波和準(zhǔn)直后，變成直徑為8~25 mm的平行光。平行光束照到測(cè)量窗口內(nèi)的顆粒后，發(fā)生散射。散射光經(jīng)過傅立葉透鏡后，同樣散射角的光被聚焦到探測(cè)器的同一半徑上。一個(gè)探測(cè)單元輸出的光電信號(hào)就代表一個(gè)角度范圍(大小由探測(cè)器的內(nèi)、外半徑之差及透鏡的焦距決定)內(nèi)的散射光能量，各單元輸出的信號(hào)就組成了散射光能的分布。盡管散射光的強(qiáng)度分布總是中心大，邊緣小，但是由于探測(cè)單元的面積總是里面小外面大，所以測(cè)得的光能分布的峰值一般是在中心和邊緣之間的某個(gè)單元上。當(dāng)顆粒直徑變小時(shí)，散射光的分布范圍變大，光能分布的峰值也隨之外移。所以不同大小的顆粒對(duì)應(yīng)于不同的光能分布，反之由測(cè)得的光能分布就可推算樣品的粒度分布。

　　測(cè)量下限是激光粒度儀重要的技術(shù)指標(biāo)。激光粒度儀光學(xué)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)基本上都是為了擴(kuò)展其測(cè)量下限或是小顆粒段的分辨率基本思路是增大散射光的測(cè)量范圍、測(cè)量精度或者減少照明光的波長(zhǎng)。

　　3. 激光粒度儀使用方法的結(jié)構(gòu)

　　儀器系統(tǒng)的組成主要包括三部分，

　　1)主機(jī)(光學(xué)元件)，標(biāo)志為MasterSizer 2000；主機(jī)用來收集測(cè)量樣品內(nèi)粒度大小的原始數(shù)據(jù)。

　　2)附件(進(jìn)樣器)，標(biāo)識(shí)為Hydro 2000G(普通濕法)；附件*的目的就是將樣品分散混勻充分并傳送到主機(jī)以便于測(cè)量。

　　3)計(jì)算機(jī)和Malvern測(cè)量軟件；Malvern 軟件可定義、控制整個(gè)測(cè)量過程，并同時(shí)處理測(cè)量的粒度分布數(shù)據(jù)、顯示結(jié)果并打印報(bào)告。

　　4. 激光粒度儀使用方法

　　基于光散射理論的激光粒度儀己經(jīng)廣泛用于粉末冶金、薄膜、膜片料、催化劑、絕緣材料、潤滑油、超導(dǎo)體、無線電技術(shù)等行業(yè)，涉及化學(xué)、制藥、食品、建材等工業(yè)領(lǐng)域并發(fā)揮著越來越大的作用。激光粒度儀可以直接測(cè)定大氣中煙塵與灰塵在不同時(shí)間、不同位置的含量，從而得出大氣中煙塵灰塵時(shí)間-空間分布圖，為解決環(huán)境污染和性氣候預(yù)測(cè)起到一定的指導(dǎo)作用。近年來 ，大氣污染、金屬氧化物和水力部門對(duì)江河的檢測(cè)等都是激光粒度儀應(yīng)用的新焦點(diǎn)。

　　4.1 在泥沙分析中的應(yīng)用1在泥沙分析中的應(yīng)用

　　田岳明等人在長(zhǎng)江泥沙分析研究中的應(yīng)用時(shí)共采集了長(zhǎng)江干流(上、中、下游)和一級(jí)支流漢江的23個(gè)具有較廣泛代表性水文測(cè)站的309組懸移質(zhì)泥沙樣品和35組床沙樣品，分別進(jìn)行常規(guī)粒、吸結(jié)合法顆粒分析和激光法顆粒分析，并進(jìn)行樣品顆粒級(jí)配測(cè)試。收集對(duì)比分析資料得出結(jié)果為，激光粒度儀分析穩(wěn)定(重復(fù))性較好，度較高；激光粒度儀在粒徑大于0.031 mm以上與傳統(tǒng)法相比系統(tǒng)偏差較小，而以下則系統(tǒng)偏差較大，同組粒徑累積百分?jǐn)?shù)zui大相差達(dá)60%，一般表現(xiàn)為粒徑越小、相差越大。另外，不同河段、不同沙樣條件下，激光粒度儀與傳統(tǒng)粒吸法分析泥沙顆粒級(jí)配兩者之間相關(guān)關(guān)系復(fù)雜、隨機(jī)性大；即使是在同一河段、同一單站，也不是理論上一一對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系，而是存在對(duì)應(yīng)的差異性。

　　4.2 在涂料分析中的應(yīng)用

　　張永剛等（涂料分析測(cè)試中的應(yīng)用)對(duì)涂料中的鋅粉采用了干分散法和溫分散法測(cè)量，發(fā)現(xiàn)兩者都能客觀地反映樣品的粒度分布。不論選用濕分散法還是干分散法為保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)做到以下幾個(gè)方面：

　　*，選用干分散法測(cè)試要選用合適的分散壓力，只有選擇的壓力大小能*分散開加入的樣品顆粒，才能測(cè)出準(zhǔn)確的樣品顆粒度分布，否則測(cè)試的結(jié)果僅為該樣品團(tuán)聚顆粒的粒度分布，也不能滿足樣品測(cè)試重復(fù)性的要求；

　　第二，濕分散法測(cè)試分散介質(zhì)和分散劑的選擇至關(guān)重要，只有根據(jù)樣品的特點(diǎn)選擇好合適的分散介質(zhì)和分散劑才能獲得準(zhǔn)確的樣品粒度分布；

　　第三，測(cè)試的鏡頭不能被污染，鏡頭要保持清潔，這樣才能保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確；

　　第四，遮光指數(shù)控制在合適的范圍內(nèi)，干分散法測(cè)試控制在7%~10%，溫分散法測(cè)試控制在20%~30%為*測(cè)試范圍。