全自動濕法激光粒度儀是一種基于激光散射原理,用于精確測量顆粒在液體中粒徑分布的高精度分析儀器,廣泛應用于化工、制藥、食品、陶瓷、涂料、電池材料、礦物加工及納米材料等領域。其“濕法”指樣品需分散于液體介質(如水或有機溶劑)中形成穩定懸浮液進行測試,“全自動”則體現在進樣、分散、測量、清洗及數據分析等流程的智能化與無人干預。
該儀器核心原理為米氏散射理論(Mie Scattering Theory):當激光束穿過均勻分散的顆粒懸浮液時,不同粒徑的顆粒會產生特定角度和強度的散射光,通過高靈敏度光電探測器陣列采集散射光能分布,再經反演算法計算出顆粒的粒徑分布(如D10、D50、D90等)。為確保測試準確性,設備配備超聲分散裝置、機械攪拌系統和循環泵,有效防止顆粒團聚,實現充分解聚與均勻輸送。
全自動濕法激光粒度儀其組成部分可歸納為以下幾個核心模塊:
一、激光光源系統
激光器:通常采用氦氖激光器或半導體激光器,提供穩定、單色、平行的光束。激光波長常見為635nm(紅光)、532nm(綠光)或780nm(近紅外),不同波長適用于不同粒徑范圍的測量。
光束處理器件:包括準直透鏡等,用于聚焦和調整光路,確保激光束以平行狀態照射到樣品上。
二、樣品分散與遞送系統
樣品池:盛放液體分散體系的容器,通常由玻璃或石英制成,保證光學透明,以便激光束能夠穿透并照射到樣品顆粒上。
攪拌器:保持顆粒均勻懸浮,防止沉降,確保樣品在測量過程中保持均勻分散狀態。
超聲波分散器:用于打散顆粒團聚,確保測量的是單個顆粒而非團聚體,提高測量的準確性。
循環泵:使樣品在系統中循環流動,保證取樣的代表性,確保每次測量的樣品都是均勻的。
管路系統:連接樣品池、攪拌器、超聲波分散器和循環泵,形成閉合的樣品循環路徑。
三、光學探測系統
透鏡組:包括傅里葉透鏡等,用于聚焦和調整散射光路,確保散射光能夠準確到達探測器。
探測器陣列:由多個同心環狀或陣列式光電探測器(如CCD或PD陣列)組成,分布在不同角度,用于接收不同角度的散射光。探測器陣列的設計能夠覆蓋從近前向到后向的廣泛散射角范圍,以捕捉不同粒徑顆粒產生的散射光信號。
四、信號處理與控制系統
光電轉換模塊:將探測器接收到的光信號轉換為電信號,以便進行后續的數據處理和分析。
數據采集卡:高速采集散射光強度數據,確保數據的準確性和實時性。
算法軟件:基于Mie散射理論或Fraunhofer衍射模型計算粒徑分布。軟件通過反演算法對散射光分布進行求解,得出被測樣品的粒度分布。
控制系統:控制儀器的整體運行,包括激光光源的開關、樣品分散與遞送系統的運行、光學探測系統的數據采集以及信號處理與控制系統的數據處理等。
五、計算機與分析軟件
計算機:運行專用軟件,控制儀器運行、采集數據、計算粒度分布、顯示和輸出結果。計算機通常配備高性能的處理器和大容量的存儲器,以確保數據處理的速度和準確性。
分析軟件:提供用戶友好的界面,方便用戶進行儀器操作、數據查看和分析。軟件能夠生成粒度分布曲線、直方圖及典型粒徑值報告,支持多種數據輸出格式,滿足用戶的不同需求。
六、輔助部件
自動進樣器(可選):實現連續批量檢測,提高檢測效率。自動進樣器能夠按照預設的程序自動完成樣品的取樣、分散和遞送等過程。
背景校正裝置:消除環境光干擾,提高測量的準確性。背景校正裝置通常通過測量無樣品時的散射光信號來實現背景校正。
校準標樣:用于儀器校準,確保測量結果的準確性。校準標樣通常是具有已知粒徑分布的標準聚苯乙烯微球等。