浅述激光粒度仪的应用

摘 要：激光粒度测试仪用于测试粒子的粒度分布，本文着重介绍了MasterSizer2000激光粒度仪的主要特点和工作原理，并通过实例说明了其操作过程。

关键词：激光粒度仪；粒度

1 引 言

激光粒度分析方法是近年来发展较快的一种测试粒度分布的方法，其主要特点是：测量的粒径范围广，可进行从纳米到微米量级范围的粒度分布测试，适用范围广泛, 不仅能测量固体颗粒, 还能测量液体中的粒子, 重现性好。与传统方法相比, 激光粒度分析仪能给出更加准确可靠的测量结果，测量时间快，整个测量过程只需 lmin即可完成。激光粒度分析仪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。

2 激光粒度仪简介

2.1仪器主要技术参数

本文主要介绍的是MasterSizer2000（MS2000）激光粒度仪。该仪器的粒度测量范围为0.02~2000μm，扫描速度为1000次/s，对于亚微米区测量性能的灵敏度很高。在15s之内就可以完成一个样品的操作，30s之内完成系统对光、背景扣除、数据采集、数据处理到报告生成。

采用标准操作规程（SOP），使每种样品的测量步骤标准化，避免了不同时间、不同操作员、不同实验室间参数设定的不统一，同时也使日常测量更简便。

该设备拥有干湿法两种进样平台以满足不同应用需求，并且具备功率连续可调的超声和搅拌分散功能，以满足对于粉料、液体悬浮液、乳浊液等不同样品测定的要求。

2.2仪器主要特点

MS2000激光粒度仪拥有稳定的激光光源。采用He-Ne气体激光器作为光源，所发射的激光波长为633nm，该光源具有极高的稳定性和良好的抗震性。由于散射光强与光波的四次方的倒数成正比，所以颗粒对633nm波长的散射光能量是普通固体激光器的2倍，提高了小粒子信号的散射强度。

模块化的系统设计使得湿法和干法测量模式之间可快速地互换，用于湿法和干法分析的样品分散器可用于所有的样品类型，每个分散器均采用自动软件配置，确保操作简便易行。全自动进样器，可进行无人操作。软件功能包括结果数据库、报告设计器、标准操作程序向导、客户参数计算、灵活地数据输出、光学参数、数数据库、安全访问系统，操作更加人性化。

2.3仪器基本工作原理

MS2000激光粒度仪是应用小角度激光散射技术研发出来的激光衍射粒度分析仪。它的工作原理是完全基于米氏光散射理论，建立由激光光源、粒子通路和检测系统构成的激光粒度仪光学系统。首先由He-Ne激光器发射出一定波长的激光，该光束经过滤镜后成为单一的平行光。然后该光束照射到样品颗粒表面后发生散射现象，其散射光的角度与颗粒的直径成反比关系，而散射光强随角度的增加呈对数规律衰减。散射光经过反傅立叶透镜后，成像在排列有多个检测器的焦平面上，散射光的能量分布与颗粒直径的分布直接相关。通过接受和测量散射光的能量分布就可以得出颗粒的粒度分布特征，其基本工作原理如图2所示。

3 样品检测

3.1系统准备

首先根据测试需要选择用干法或湿法进样器。确定好之后，对整个仪器系统先进行清洁，因为只有洁净的系统测试出来的结果才最真实，任何一点污染都会影响颗粒度的分布和大小。湿法测试选用蒸馏水作为分散剂，通过对光和测量背景完成系统的准备;干法测试先抽真空，使整个系统达到设定好的真空压力值后再继续测试。

3.2测试样品

3.2.1湿法测试

用湿法测试的样品，可以是粉体或者浆料、液体。待系统准备就绪后，按照软件提示加入样品，并根据需要可伴随超声搅拌，直到样品量处于遮光度范围内即可测试。

3.2.2干法测试

用干法测试的样品只能是粉体，干法测试与湿法测试的不同之处就在于干法需要先添加样品至样品池，然后进行系统抽真空和进样操作并测量结果。而湿法需要先对整个系统进行对光和背景测量，然后再加入样品进行测试。

3.3检测实例

以高岭土原矿为被测样品，选择湿法测试，得到如图3所示的结果。

从测试结果中可以方便得到粒度测试条件及数据、累积分布曲线、D（0.1）、D（0.5）、D（0.9）等，见图4和图5。

4 结束语

MS2000激光粒度分析仪已在很多领域得到应用，特别是在陶瓷材料颗粒度的检测分析中。因为粒度是陶瓷材料一个非常重要的表征参数，粒径及其分布对陶瓷材料的成形、坯体的致密度、烧成温度等有着极为重要的影响，所以激光粒度仪的应用为减少陶瓷产品的缺陷提供了可靠的科学依据。

参考文献

[1] Malvern Ins. Ltd..Mastersizer Instruction[M].England.1998,1-8.

[2] 张福根.论现代激光粒度仪采用全米氏理论的必要性[J].中国

粉体技术,1996,2（1）.

[3] 陆小荣.激光粒度分布仪在陶瓷生产中的应用[J].江苏陶瓷,2007,8.

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