激光粒度分析仪原理及其运用

粒度分析在材料工程、食品工程、制药工程、石油化工、国防工业等领域具有重要作用。由于传统的粒度测量方法操作繁琐，耗时较长，已经越来越不能适应现代工业和科研快速反应的需求。

现代新兴科技的发展使激光和微电子技术应用到粒度测量领域，*克服了传统方法所带来的弊端，在大大减轻劳动强度的同时，加快了样品的检测速度，提高了检测结果的质量。

近年来，有关粒度分布的测试技术和测试方法有很多，而激光粒度分析方法，因测量速度快、精度高及准确度好等特点被人们普遍认同。

激光粒度分析仪原理

光在传播中，波前受到与波长尺度相当的隙孔或颗粒的限制，以受限波前处各元波为源的发射在空间干涉而产生衍射和散射，衍射和散射的光能的空间(角度)分布与光波波长和隙孔或颗粒的尺度有关。

用激光做光源，光为波长一定的单色光后，衍射和散射的光能的空间(角度)分布就只与粒径有关。对颗粒群的衍射，各颗粒级的多少决定着对应各特定角处获得的光能量的大小，各特定角光能量在总光能量中的比例，应反映着各颗粒级的分布丰度。按照这一思路可建立表征粒度级丰度与各特定角处获取的光能量的数学物理模型，进而研制仪器，测量光能，由特定角度测得的光能与总光能的比较推出颗粒群相应粒径级的丰度比例量。

采用湿法分散技术，机械搅拌使样品均匀散开，超声高频震荡使团聚的颗粒充分分散，电磁循环泵使大小颗粒在整个循环系统中均匀分布，从而在根本上保证了宽分布样品测试的准确重复

激光粒度分析仪的特点

测量粒径范围广。激光粒度分析仪可进行从纳米到微米量级如此宽范围的粒度分布。约为：20nm-2000um，某些情况下上限可达3500um;由于仪器使用过程中无须更换镜头及调整光学系统，提高了系统的稳定性，简化了操作过程。

适用范围广。激光粒度分析仪不仅能测量固体颗粒，还能测量液体中的粒子。

重现性好。激光粒度分析法与传统方法相比，测试过程不受温度变化、介质黏度，试样密度及表面状态等诸多因素的影响，只要将待测样品均匀地展现于激光束中，激光粒度分析仪能给出准确可靠的测量结果。

测量速度快。整个测量过程在2分钟左右即可完成，某些仪器已实现了实时检测和实时显示，可以让用户在整个测量过程中观察并监视样品。

操作简单。激光粒度分析仪能够自动完成数据采集、分析处理、结果保存、打印等功能，操作简单，自动化程度高。

激光粒度分析仪的应用

激光粒度分析仪在泥沙分析中的应用

研究者共采集了长江干流(上、中、下游)和一级支流汉江的23个具有较广泛代表性水文测站的309组悬移质泥沙样品和35组床沙样品，分别进行常规粒、吸结合法颗粒分析和激光法颗粒分析，并进行样品颗粒级配测试。收集对比分析资料得出结果为，激光粒度仪分析稳定(重复)性较好，度较高;激光粒度仪在粒径大于0.031mm以上与传统法相比系统偏差较小，而以下则系统偏差较大，同组粒径累积百分数zui大相差达60%，一般表现为粒径越小、相差越大。另外，不同河段、不同沙样条件下，激光粒度仪与传统粒吸法分析泥沙颗粒级配两者之间相关关系复杂、随机性大;即使是在同一河段、同一单站，也不是理论上一一对应函数关系，而是存在对应的差异性。

激光粒度分析仪在涂料分析中的应用

对涂料中的锌粉采用了干分散法和湿分散法测量，发现两者都能客观地反映样品的粒度分布。不论选用湿分散法还是干分散法，为保证测试结果的准确性，应做到以下几个方面：*，选用干分散法测试要选用合适的分散压力，只有选择的压力大小能*分散开加入的样品颗粒，才能测出准确的样品颗粒度分布，否则测试的结果仅为该样品团聚颗粒的粒度分布，也不能满足样品测试重复性的要求;第二，湿分散法测试分散介质和分散剂的选择至关重要，只有根据样品的特点选择好合适的分散介质和分散剂才能获得准确的样品粒度分布;第三，测试的镜头不能被污染，镜头要保持清洁，这样才能保证测试结果的准确;第四，遮光指数控制在合适的范围内，干分散法测试控制在7%-10%，湿分散法测试控制在20%-30%为*测试范围。

激光粒度分析仪在海洋分析中的应用

利用激光粒度分析仪对大洋钻探ODP204航次气体水合物稳定带的598个沉积物样品进行了粒度分析，探索气体水合物赋存和沉积物粒度之间的相关关系。发现水合物海岭气水合物稳定带内沉积物的粒度组成特征为：粉砂含量主要在60%-75%之间，是气水合物稳定带内沉积组分的主体组分;粘土含量一般小于35%，砂含量一般小于5%，个别层位达到15%。体积平均粒径、中值粒径差值基本小于15um，个别层位差值可达30um左右。进一步运用统计学的相关性研究，定量地揭示各个站位沉积物粒径变粗与气体水合物之间存在的不同相关性。结果表明，有利于气水合物赋存的粒级区间基本在45-130um之间，主要在大于64um砂级范围内，同时，一些站位中粒径相对较粗的粉砂组分(45-60um)也有利于气水合物的赋存。这个研究为进一步了解沉积物细微的粒度变化与气水合物的分布相关提供了新的沉积学与统计学方面的资料和认识。

激光粒度分析仪在水泥生产中的应用

利用激光粒度分析仪对水泥颗粒级配分布进行了预测，在水泥配比及熟料烧成条件不变的情况下，而水泥的颗粒分布同水泥的28天强度存在很好的相关性，水泥颗粒级配对水泥性能产生的各种影响，主要是因为不同大小颗粒的水化速度不同，试验测定的结果为：0-10um颗粒，一天水化达75%，28天接近*;10-30um颗粒，7天水化接近一半;30-60um颗粒，28天水化接近一半;>60um颗粒，3个月后水化还不到一半。因此可通过水泥的颗粒分布预测其28天强度，预测结果基本上能满足我们的控制要求，实现了超前控制。