激光粒度儀原理與應用課件

激光粒度儀激光粒度的介紹激光粒度儀的原理激光粒度儀的結構激光粒度儀的操作方法激光粒度儀激光粒度的介紹1激光粒度儀介紹激光粒度儀是通過測量顆粒群的衍射光譜經(jīng)計算機處理來分析其顆粒分布的。它可用來測量各種固態(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、測量運動顆粒群的粒徑分布。它不受顆粒的物理激光粒度儀介紹激光粒度儀是通過測量顆粒群的衍射2化學性質(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)，所以測量范圍廣（測量范圍可0.02~2000微米，有的甚至更寬）；自動化程度程度高；操作方便；測試速度快；測量結果準確、可靠、重復性好?？蓮V泛用于石油化工、陶瓷、染料、水泥、煤粉、研磨化學性質(zhì)的限制。該類儀器因具有超聲、攪拌、循環(huán)的樣品分散3

材料、金屬粉末、泥沙、礦石、霧滴、乳濁液等粒度的測定。如國產(chǎn)JL、WJL系列激光粒度分析儀，英國產(chǎn)Mastersizer系列激光粒度分析儀，以及可用來測定納米級的PCS納米粒度分析儀。

注：我們公司主要用它來測煤漿粒度和催化劑粒度。材料、金屬粉末、泥沙、礦石、霧滴、乳濁液等粒度的測定。如4激光粒度儀測量的

基本原理

1.測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)象測試粒度分布的。由于激光具有很好的單色性和極強的方激光粒度儀測量的

基本原理1.測量基本原理5

向性，所以一束平行的激光在沒有阻礙的無限空間中將會照射到無限遠的地方，并且在傳播過程中很少有發(fā)散的現(xiàn)象。當光束遇到顆粒阻擋時，一部分光將發(fā)生散射現(xiàn)象，如圖1.1-1。散射光的傳播方向?qū)⑴c主光束的傳播方向形成一個夾角θ。散射理論和向性，所以一束平行的激光在沒有阻礙的無限空間中將會照射6

結果證明，散射角θ的大小與顆粒的大小有關，顆粒越大，產(chǎn)生的散射光的θ角就越??；顆粒越小，產(chǎn)生的散射光的θ角就越大。進一步研究表明，散射光的強度代表該粒徑顆粒的數(shù)量。為了有效地測量不同結果證明，散射角θ的大小與顆粒的大小有關，顆粒越大，產(chǎn)生的7角度上的散射光的光強，需要運用光學手段對散射光進行處理。在所示的光束中的適當?shù)奈恢蒙戏胖靡粋€富氏透鏡，在該富氏透鏡的后焦平面上放置一組多元光電探測器，這樣不同角度的散射光散射光通過富氏棱鏡就會照射到多元光電探角度上的散射光的光強，需要運用光學手段對散射光進行處理。在8測器上，將這些包含粒度分布信息的光信號轉(zhuǎn)換成電信號并傳輸?shù)诫娔X中，通過專用軟件用Mie（米氏）散射理論對這些信號進行處理，就會準確地得到所測試樣品的粒度分布了。測器上，將這些包含粒度分布信息的光信號轉(zhuǎn)換成電信號并傳輸?shù)?

根據(jù)瑞利散射定律：ID6/4（1.1-1）式中：I——為散射光強；D——粒子直徑；根據(jù)瑞利散射定律：10

——光源波長。粒子直徑減少10倍，散射光強減弱一百萬倍?！庠床ㄩL。11激光粒度儀原理與應用課件12

激光粒度分布儀的工作原理基于夫朗和費衍射和米氏散射理論相結合。物理光學推論，顆粒對于入射的散射服從經(jīng)典的米氏理論。

低能源半導體激光器發(fā)出的波長為0.6328微米的單色光，經(jīng)空間濾波和擴束透鏡，濾去

激光粒度分布儀的工作原理基于夫朗和費衍射13

雜光形成直徑最大10mm的平行單色光束。該光束照射測量區(qū)中的顆粒時，會產(chǎn)生光的衍射現(xiàn)象。衍射光的強度分布服從夫朗和費衍射理論。在測量區(qū)后的付立葉轉(zhuǎn)換透鏡是接收透鏡（已知透鏡的范圍），在它的后聚平面上形成散射光的遠

雜光形成直徑最大10mm的平行單色光束。該光束照射測量區(qū)14

磁場衍射圖形。在接收透鏡后聚焦平面上放置一多環(huán)光電檢測器，它接收衍射光的能量并轉(zhuǎn)換成電信號輸出。磁場衍射圖形。在接收透鏡后聚焦平面上放置一多環(huán)光電檢測器15激光粒度儀的結構

與主要性能（1）儀器系統(tǒng)的組成主要包括三部分，1）主機（光學元件），標志為MasterSizer2000；主機用來收集測量樣品內(nèi)粒度大小的原始數(shù)據(jù)。激光粒度儀的結構

與主要性能（1）儀器系統(tǒng)的組成主要包括三部16

2）附件（進樣器），標識為Hydro2000G(普通濕法)；附件唯一的目的就是將樣品分散混勻充分并傳送到主機以便于測量。

3）計算機和Malvern測量軟件；Malvern軟件可定義、控制整2）附件（進樣器），標識為Hydro2000G(普通濕法17

個測量過程，并同時處理測量的粒度分布數(shù)據(jù)、顯示結果并打印報告。個測量過程，并同時處理測量的粒度分布數(shù)據(jù)、顯示結果并打印18激光粒度儀原理與應用課件19（2）儀器主要性能指標：1）單量程檢測范圍0.02～2000μｍ的顆粒直徑，無需更換鏡頭。2）檢測速度快，掃描速度1000次/s。任何粒度分布在此范圍之內(nèi)的固體、液體樣品，都可以在30s之內(nèi)完成光路校（2）儀器主要性能指標：20

正、背景扣除、取樣（6000次）、數(shù)據(jù)處理、報告生成等全部操作。3)真正的激光衍射方法，完全符合1997年頒布的ISO13320激光衍射方法粒度分析國際標準。正、背景扣除、取樣（6000次）、數(shù)據(jù)處理、報告生成等全21

4）MS2000具有SOP（StandardOperationProgramme）功能，即標準操作規(guī)程。在軟件的指引下完成設置和自動操作，消除人為操作誤差和外部環(huán)境影響誤差。所以SOP特別適合跨地域的質(zhì)量控制，為不同試驗室的試驗數(shù)據(jù)對比帶來了方便。4）MS2000具有SOP（StandardOpera22

在水利行業(yè)，可保證各泥沙室的顆粒分析在相同控制參數(shù)下完成，使資料更具一致性。

5）高度智能化，MS2000采用最先進的模塊化設計思想，干、濕進樣器轉(zhuǎn)換方便。當進樣器與主機連接時，軟件自動識別干法或濕法進樣器。當操作者在水利行業(yè)，可保證各泥沙室的顆粒分析在相同控制參數(shù)下完成23

遇到問題或?qū)x器操作不熟悉時，可以通過軟件提示功能解決問題。6）結果報告形式多樣，可提供粒度分布數(shù)據(jù)、圖形、平均值、中數(shù)粒徑、峰值等大量信息。根據(jù)用戶要求，粒度可自由分級，自由修改報告界面，遇到問題或?qū)x器操作不熟悉時，可以通過軟件提示功能解決問24

加所需內(nèi)容。所有操作無需重新編程。所得數(shù)據(jù)和圖形可和WINDOWS應用軟件（如MicrosoftWord，Excel）動態(tài)連接。加所需內(nèi)容。所有操作無需重新編程。所得數(shù)據(jù)和圖形可和WI25（一）激光粒度儀的操作步驟1.分析用水和樣品制備激光粒度儀分析時需用較多的潔凈水來稀釋樣品濃度和清洗樣品池等，一般將自來水存放24小時，把過多的氣體釋放后即可作為分析用水。（一）激光粒度儀的操作步驟1.分析用水和樣品制備26

樣品制備內(nèi)容包括過篩（去雜質(zhì)）、反凝劑分散（同吸管法）、取代表樣等。

2開機、關機及預熱開機順序：附件（如Hydro2000MU等）→儀器主機。關機順序：儀器主機→附件。樣品制備內(nèi)容包括過篩（去雜質(zhì)）、反凝劑分散（同吸27

儀器開機后一般要求預熱不少于20分鐘。3測量（1）啟動測量程序和建立測量文件雙擊Mastersizer2000圖標啟動測量程序，在Measurement儀器開機后一般要求預熱不少于20分鐘。28

Data目錄下建立存放原始測量數(shù)據(jù)的文件（其后綴為.mea）。

（2）新建SOP（標準操作程序）測量有手動和SOP兩種方法。

點擊圖標“配置”→“新建SOP”→“下一步”→“Hydro2000MU”→“下一步”→在該處有3個項目需要設置：Data目錄下建立存放原始測量數(shù)據(jù)的文件（其后綴為.m29

1）模型一般選擇“通用”；2）分散劑名稱選擇“water”；3）點擊“物質(zhì)”→“添加”→把名稱后的“新樣品物質(zhì)”換成“懸沙或床沙等”，填折射率參數(shù)，填吸收率參數(shù)，按“確定”后返回→“下一步”→填寫樣品名稱、來源1）模型一般選擇“通用”；30類型等→“下一步”→選擇“輸出模板”→“下一步”→填寫測量時間（背景時間相同）、測量快照（背景快照相同），也可設置遮光度、潔凈度超常報警限制→“下一步”→泵（攪拌器）速、超聲強度設置→“下一步”→每個樣循環(huán)類型等→“下一步”→選擇“輸出模板”→“下一步”→填寫測量時31

測量3次并創(chuàng)建平均結果，延遲3~5秒→點擊“完成”→保存后綴為.SOP的文件即完成新建SOP過程。（3）編輯或另存SOP文件

當新建一個后綴為.SOP文件以后，下次測量同一測站同類樣測量3次并創(chuàng)建平均結果，延遲3~5秒→點擊“完成”→保存32

品的不同測次沙樣時，僅需對樣品標記進行改動即可，其操作步驟如下：點擊圖標“配置”→“現(xiàn)有SOP”→選擇要修改的SOP文件名→打開“標記”→對“樣品名稱”中的測次和相對水深等內(nèi)容進行修改→完成后按“確定”保存。如果不同測站或樣品種類不同，操品的不同測次沙樣時，僅需對樣品標記進行改動即可，其操作步33

作步驟與前面相同，只是保存時另存文件名即可。（4）使用SOP測量完成SOP設置后，點擊圖標“測量”→啟動SOP：系統(tǒng)自動對光、測量背景、加入試樣至合理的遮光度范圍、測量樣品、作步驟與前面相同，只是保存時另存文件名即可。34

顯示測量結果、點擊“關閉”等，根據(jù)信息提示逐步進行即完成一個樣品的測量并自動保存結果。

完成一個樣品的測量后，必須用干凈水清洗循環(huán)系統(tǒng)，清洗不少于三次。顯示測量結果、點擊“關閉”等，根據(jù)信息提示逐步進行即完成35（二）結果數(shù)據(jù)的合理性檢查

當一個樣品的測量完成后，應對其測量結果進行合理性檢查，主要內(nèi)容有結果圖形、擬合與殘差、重現(xiàn)性等。理想的結果圖形應該是圓滑單峰圖形。（二）結果數(shù)據(jù)的合理性檢查當一個樣品的測量完成36

殘差值一般宜小于2%。一個樣品一般重復測量3次，取平均值作為測量結果，如重現(xiàn)性差則要剔除不正常的結果或重新取樣測量。殘差值一般宜小于2%。37（三）結果輸出

1設置用戶粒度分級（粒徑級劃分）粒徑級設置：點擊編輯菜單→用戶粒度分級→添加或刪除→生成粒度分級→保存。2創(chuàng)建平均結果創(chuàng)建平均結果有2種方式，一種在SOP中事先設置好，測（三）結果輸出1設置用戶粒度分級（粒徑級劃分）38

量完成后自動創(chuàng)建平均結果；另一種在測量完成后選擇相關的測量記錄，單擊右鍵→創(chuàng)建平均結果→輸入新名→保存即可。3結果輸出

結果數(shù)據(jù)的合理性檢查完成量完成后自動創(chuàng)建平均結果；另一種在測量完成后選擇相關的測39

可用模板的方式輸出測量參數(shù)和數(shù)據(jù)等內(nèi)容。可用模板的方式輸出測量參數(shù)和數(shù)據(jù)等內(nèi)容。40謝謝！激光粒度儀原理與應用課件41激光粒度儀激光粒度的介紹激光粒度儀的原理激光粒度儀的結構激光粒度儀的操作方法激光粒度儀激光粒度的介紹42激光粒度儀介紹激光粒度儀是通過測量顆粒群的衍射光譜經(jīng)計算機處理來分析其顆粒分布的。它可用來測量各種固態(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、測量運動顆粒群的粒徑分布。它不受顆粒的物理激光粒度儀介紹激光粒度儀是通過測量顆粒群的衍射43化學性質(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)，所以測量范圍廣（測量范圍可0.02~2000微米，有的甚至更寬）；自動化程度程度高；操作方便；測試速度快；測量結果準確、可靠、重復性好?？蓮V泛用于石油化工、陶瓷、染料、水泥、煤粉、研磨化學性質(zhì)的限制。該類儀器因具有超聲、攪拌、循環(huán)的樣品分散44

材料、金屬粉末、泥沙、礦石、霧滴、乳濁液等粒度的測定。如國產(chǎn)JL、WJL系列激光粒度分析儀，英國產(chǎn)Mastersizer系列激光粒度分析儀，以及可用來測定納米級的PCS納米粒度分析儀。

注：我們公司主要用它來測煤漿粒度和催化劑粒度。材料、金屬粉末、泥沙、礦石、霧滴、乳濁液等粒度的測定。如45激光粒度儀測量的

基本原理

1.測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)象測試粒度分布的。由于激光具有很好的單色性和極強的方激光粒度儀測量的

基本原理1.測量基本原理46

向性，所以一束平行的激光在沒有阻礙的無限空間中將會照射到無限遠的地方，并且在傳播過程中很少有發(fā)散的現(xiàn)象。當光束遇到顆粒阻擋時，一部分光將發(fā)生散射現(xiàn)象，如圖1.1-1。散射光的傳播方向?qū)⑴c主光束的傳播方向形成一個夾角θ。散射理論和向性，所以一束平行的激光在沒有阻礙的無限空間中將會照射47

結果證明，散射角θ的大小與顆粒的大小有關，顆粒越大，產(chǎn)生的散射光的θ角就越?。活w粒越小，產(chǎn)生的散射光的θ角就越大。進一步研究表明，散射光的強度代表該粒徑顆粒的數(shù)量。為了有效地測量不同結果證明，散射角θ的大小與顆粒的大小有關，顆粒越大，產(chǎn)生的48角度上的散射光的光強，需要運用光學手段對散射光進行處理。在所示的光束中的適當?shù)奈恢蒙戏胖靡粋€富氏透鏡，在該富氏透鏡的后焦平面上放置一組多元光電探測器，這樣不同角度的散射光散射光通過富氏棱鏡就會照射到多元光電探角度上的散射光的光強，需要運用光學手段對散射光進行處理。在49測器上，將這些包含粒度分布信息的光信號轉(zhuǎn)換成電信號并傳輸?shù)诫娔X中，通過專用軟件用Mie（米氏）散射理論對這些信號進行處理，就會準確地得到所測試樣品的粒度分布了。測器上，將這些包含粒度分布信息的光信號轉(zhuǎn)換成電信號并傳輸?shù)?0

根據(jù)瑞利散射定律：ID6/4（1.1-1）式中：I——為散射光強；D——粒子直徑；根據(jù)瑞利散射定律：51

——光源波長。粒子直徑減少10倍，散射光強減弱一百萬倍?！庠床ㄩL。52激光粒度儀原理與應用課件53

激光粒度分布儀的工作原理基于夫朗和費衍射和米氏散射理論相結合。物理光學推論，顆粒對于入射的散射服從經(jīng)典的米氏理論。

低能源半導體激光器發(fā)出的波長為0.6328微米的單色光，經(jīng)空間濾波和擴束透鏡，濾去

激光粒度分布儀的工作原理基于夫朗和費衍射54

雜光形成直徑最大10mm的平行單色光束。該光束照射測量區(qū)中的顆粒時，會產(chǎn)生光的衍射現(xiàn)象。衍射光的強度分布服從夫朗和費衍射理論。在測量區(qū)后的付立葉轉(zhuǎn)換透鏡是接收透鏡（已知透鏡的范圍），在它的后聚平面上形成散射光的遠

雜光形成直徑最大10mm的平行單色光束。該光束照射測量區(qū)55

磁場衍射圖形。在接收透鏡后聚焦平面上放置一多環(huán)光電檢測器，它接收衍射光的能量并轉(zhuǎn)換成電信號輸出。磁場衍射圖形。在接收透鏡后聚焦平面上放置一多環(huán)光電檢測器56激光粒度儀的結構

與主要性能（1）儀器系統(tǒng)的組成主要包括三部分，1）主機（光學元件），標志為MasterSizer2000；主機用來收集測量樣品內(nèi)粒度大小的原始數(shù)據(jù)。激光粒度儀的結構

與主要性能（1）儀器系統(tǒng)的組成主要包括三部57

2）附件（進樣器），標識為Hydro2000G(普通濕法)；附件唯一的目的就是將樣品分散混勻充分并傳送到主機以便于測量。

3）計算機和Malvern測量軟件；Malvern軟件可定義、控制整2）附件（進樣器），標識為Hydro2000G(普通濕法58

個測量過程，并同時處理測量的粒度分布數(shù)據(jù)、顯示結果并打印報告。個測量過程，并同時處理測量的粒度分布數(shù)據(jù)、顯示結果并打印59激光粒度儀原理與應用課件60（2）儀器主要性能指標：1）單量程檢測范圍0.02～2000μｍ的顆粒直徑，無需更換鏡頭。2）檢測速度快，掃描速度1000次/s。任何粒度分布在此范圍之內(nèi)的固體、液體樣品，都可以在30s之內(nèi)完成光路校（2）儀器主要性能指標：61

正、背景扣除、取樣（6000次）、數(shù)據(jù)處理、報告生成等全部操作。3)真正的激光衍射方法，完全符合1997年頒布的ISO13320激光衍射方法粒度分析國際標準。正、背景扣除、取樣（6000次）、數(shù)據(jù)處理、報告生成等全62

4）MS2000具有SOP（StandardOperationProgramme）功能，即標準操作規(guī)程。在軟件的指引下完成設置和自動操作，消除人為操作誤差和外部環(huán)境影響誤差。所以SOP特別適合跨地域的質(zhì)量控制，為不同試驗室的試驗數(shù)據(jù)對比帶來了方便。4）MS2000具有SOP（StandardOpera63

在水利行業(yè)，可保證各泥沙室的顆粒分析在相同控制參數(shù)下完成，使資料更具一致性。

5）高度智能化，MS2000采用最先進的模塊化設計思想，干、濕進樣器轉(zhuǎn)換方便。當進樣器與主機連接時，軟件自動識別干法或濕法進樣器。當操作者在水利行業(yè)，可保證各泥沙室的顆粒分析在相同控制參數(shù)下完成64

遇到問題或?qū)x器操作不熟悉時，可以通過軟件提示功能解決問題。6）結果報告形式多樣，可提供粒度分布數(shù)據(jù)、圖形、平均值、中數(shù)粒徑、峰值等大量信息。根據(jù)用戶要求，粒度可自由分級，自由修改報告界面，遇到問題或?qū)x器操作不熟悉時，可以通過軟件提示功能解決問65

加所需內(nèi)容。所有操作無需重新編程。所得數(shù)據(jù)和圖形可和WINDOWS應用軟件（如MicrosoftWord，Excel）動態(tài)連接。加所需內(nèi)容。所有操作無需重新編程。所得數(shù)據(jù)和圖形可和WI66（一）激光粒度儀的操作步驟1.分析用水和樣品制備激光粒度儀分析時需用較多的潔凈水來稀釋樣品濃度和清洗樣品池等，一般將自來水存放24小時，把過多的氣體釋放后即可作為分析用水。（一）激光粒度儀的操作步驟1.分析用水和樣品制備67

樣品制備內(nèi)容包括過篩（去雜質(zhì)）、反凝劑分散（同吸管法）、取代表樣等。

2開機、關機及預熱開機順序：附件（如Hydro2000MU等）→儀器主機。關機順序：儀器主機→附件。樣品制備內(nèi)容包括過篩（去雜質(zhì)）、反凝劑分散（同吸68

儀器開機后一般要求預熱不少于20分鐘。3測量（1）啟動測量程序和建立測量文件雙擊Mastersizer2000圖標啟動測量程序，在Measurement儀器開機后一般要求預熱不少于20分鐘。69

Data目錄下建立存放原始測量數(shù)據(jù)的文件（其后綴為.mea）。

（2）新建SOP（標準操作程序）測量有手動和SOP兩種方法。

點擊圖標“配置”→“新建SOP”→“下一步”→“Hydro2000MU”→“下一步”→在該處有3個項目需要設置：Data目錄下建立存放原始測量數(shù)據(jù)的文件（其后綴為.m70

1）模型一般選擇“通用”；2）分散劑名稱選擇“water”；3）點擊“物質(zhì)”→“添加”→把名稱后的“新樣品物質(zhì)”換成“懸沙或床沙等”，填折射率參數(shù)，填吸收率參數(shù)，按“確定”后返回→“下一步”→填寫樣品名稱、來源1）模型一般選擇“通用”；71類型等→“下一步”→選擇“輸出模板”→“下一步”→填寫測量時間（背景時間相同）、測量快照（背景快照相同），也可設置遮光度、潔凈度超常報警限制→“下一步”→泵（攪拌器）速、超聲強度設置→“下一步”→每個樣循環(huán)類型等→“下一步”→選擇“輸出模板”→“下一步”→填寫測量時72

測量3次并創(chuàng)建平均結果，延遲3~5秒→點擊“完成”→保存后綴為.SOP的文件即完成新建SOP過程。（3）編輯或另存SOP文件

當新建一個后綴為.SOP文件以后，下次測量同一測站同類樣測量3次并創(chuàng)建平均結果，延遲3~5秒→點擊“完成”→保存73