基于环形样品池的激光粒度测量方法

为了扩展散射角的接收范围,提高激光粒度仪对亚微米颗粒的测量精度和分辨率,提出了一种结构简单的环形样品池方法。该方法理论上能够连续无缝地接收0°~180°的散射光,且具有测量下限低的优势。基于环形样品池测量方法,搭建了新型激光粒度测量装置,并对50,100,200,400nm的标准粒子样品以及由它们组合而成的混合样品进行了测量实验,并与传统样品池的测量结果进行了比较。结果表明,环形样品池方法能够准确分辨体积中位径比值为1∶2的标准粒子混合样品。对于亚微米颗粒,环形样品池方法具有测量下限低、测量精度高、分辨率高和可靠性高的特点。

激光粒度仪的测量上限

利用奇异值分解方法,分析了激光粒度仪的光能系数矩阵特性,定义了可以反映粒度分布随光能分布变化的灵敏度参数,给出了特定参数条件下的测量上限。推导得到了仪器的测量上限与物理参数之间的解析表达式,发现在入射光波长不变的情况下,仪器对散射光的最小接收角决定了该仪器的测量上限。实验结果验证了该表达式的正确性。

基于散射光偏振分布差的颗粒尺寸及折射率测量

提出一种基于颗粒散射光强正交分布差的颗粒尺寸和折射率同时测量方法。该方法利用颗粒散射光的垂直/平行分量和预设折射率,通过改进的Chahine算法反演得到粒径分布。根据所得粒径分布,计算得到平行/垂直分量,并与测量的平行/垂直分量比对,计算其拟合残差。遍历可能的折射率,使拟合残差趋于无穷小时,所对应的折射率即为颗粒的折射率,对应的粒度分布即为样品粒度分布。对聚丙乙烯标准颗粒、碳化硅及石墨样品进行测量,测量结果显示:对无吸收颗粒,折射率测量准确,吸收性颗粒虚部测量准确,使用所得到折射率测量值可得到准确的粒度分布。

理想激光粒度仪及其测量下限与分辨力

激光粒度仪是基于静态光散射原理测量颗粒粒径的一类光学仪器。为了研究激光粒度仪的测量下限和分辨力,定义了能测量0~π范围内散射光的激光粒度仪理想光学模型,并基于采样定律研究了理想模型下的最优探测器密度系数。实验结果表明,在散射光能分布丢失的容忍极限为0.1%时,理想模型的最优探测器密度系数为1.0905。在0.5%的噪声强度下,理想模型的测量下限为40 nm,对粒径为100、200、300 nm颗粒的分辨力分别为50.5%、67.3%、75.0%。用搭建的理想模型实验装置对聚苯乙烯标准微球进行了测量,结果表明,该实验装置的测量下限可达50 nm,对粒径为100、200、300 nm颗粒的分辨力分别为50.0%、55.7%、75.0%。