激光粒度儀(Laser Particle Size Analyzer)用于測量物料粒度大小及粒度分布，是無機(jī)分析、有機(jī)分析和生物分析中較為常用的粒度分析儀器。

工作原理

利用激光對(duì)樣品中的粒子進(jìn)行散射，通過測量散射光的強(qiáng)度和角度來計(jì)算出粒子的大小和分布情況。由于激光具有很好的單色性和極強(qiáng)的方向性，所以在沒有阻礙的無限空間中激光將會(huì)照射到無窮遠(yuǎn)的地方，并且在傳播過程中很少有發(fā)散的現(xiàn)象。

激光束在無阻礙狀態(tài)下的傳播示意圖

米氏散射理論表明，當(dāng)光束遇到顆粒阻擋時(shí)，一部分光將發(fā)生散射現(xiàn)象，散射光的傳播方向?qū)⑴c主光束的傳播方向形成一個(gè)夾角θ，θ角的大小與顆粒的大小有關(guān)，顆粒越大，產(chǎn)生的散射光的θ角就越小；顆粒越小，產(chǎn)生的散射光的θ角就越大。即小角度(θ)的散射光是有大顆粒引起的；大角度(θ1)的散射光是由小顆粒引起的，如下圖所示。進(jìn)一步研究表明，散射光的強(qiáng)度代表該粒徑顆粒的數(shù)量。這樣，測量不同角度上的散射光的強(qiáng)度，就可以得到樣品的粒度分布了。

不同粒徑的顆粒產(chǎn)生不同角度的散射光

為了測量不同角度上的散射光的光強(qiáng)，需要運(yùn)用光學(xué)手段對(duì)散射光進(jìn)行處理。我們?cè)诠馐械倪m當(dāng)?shù)奈恢蒙戏胖靡粋€(gè)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，不同角度的散射光通過富氏透鏡照射到多元光電探測器上時(shí)，光信號(hào)將被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并傳輸?shù)诫娔X中，通過專用軟件對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理，就會(huì)準(zhǔn)確地得到粒度分布了，如下圖所示。

激光粒度儀原理示意圖

光在傳播中，波前受到與波長尺度相當(dāng)?shù)南犊谆蝾w粒的限制，以受限波前處各元波為源的發(fā)射在空間干涉而產(chǎn)生衍射和散射，衍射和散射的光能的空間(角度)分布與光波波長和隙孔或顆粒的尺度有關(guān)。用激光做光源，光為波長一定的單色光后，衍射和散射的光能的空間(角度)分布就只與粒徑有關(guān)。對(duì)顆粒群的衍射，各顆粒級(jí)的多少?zèng)Q定著對(duì)應(yīng)各特定角處獲得的光能量的大小，各特定角光能量在總光能量中的比例，應(yīng)反映著各顆粒級(jí)的分布豐度。按照這一思路可建立表征粒度級(jí)豐度與各特定角處獲取的光能量的數(shù)學(xué)物理模型，進(jìn)而研制儀器，測量光能，由特定角度測得的光能與總光能的比較推出顆粒群相應(yīng)粒徑級(jí)的豐度比例量。

特點(diǎn)優(yōu)勢

激光粒度儀集成了激光技術(shù)、現(xiàn)代光電技術(shù)、電子技術(shù)、精密機(jī)械和計(jì)算機(jī)技術(shù)，具有精度高、可靠性好、測量范圍廣、操作簡便、數(shù)據(jù)處理快速等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為全世界流行的粒度測試儀器。

? 高精度 快速測量

在科學(xué)研究和工程技術(shù)領(lǐng)域中，需要對(duì)樣品的顆粒大小和分布進(jìn)行準(zhǔn)確的測量，才能進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用。激光粒度分析儀能夠快速、精確地測量樣品的粒度大小，并提供統(tǒng)計(jì)結(jié)果，為后續(xù)工作提供重要參考。

? 測量范圍廣

該儀器可以測量幾納米至數(shù)百微米的顆粒，且能夠分析相對(duì)分布、體積分布、數(shù)值分布和累積分布等多種數(shù)據(jù)形式。因此，它適用于不同領(lǐng)域的顆粒測量需求，如納米顆粒、生物顆粒等。

? 操作簡便 易于維護(hù)

操作人員只需按照儀器操作說明進(jìn)行操作即可，無需特殊技能。同時(shí)，激光粒度儀的光路系統(tǒng)采用全封閉設(shè)計(jì)，儀器內(nèi)部幾乎沒有運(yùn)動(dòng)部件，維護(hù)簡單、易于清洗。放入分散介質(zhì)和被測樣品，啟動(dòng)超生發(fā)生器使樣品充分分散，然后啟動(dòng)循環(huán)泵，實(shí)際的測試過程只有幾秒鐘。測試結(jié)果以粒度分布數(shù)據(jù)表、分布曲線、比表面積、D10、D50、D90等方式顯示、打印和記錄。

? 數(shù)據(jù)處理快速

該儀器的軟件可以在各種計(jì)算機(jī)視窗平臺(tái)上運(yùn)行，具有操作簡單直觀的特點(diǎn)，不僅對(duì)樣品進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測，而且具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理與輸出功能，用戶可以選擇和設(shè)計(jì)理想的表格和圖形輸出。

應(yīng)用領(lǐng)域

激光粒度分析儀廣泛應(yīng)用于顆粒物質(zhì)的制造、加工和研究領(lǐng)域，如化工材料、食品、醫(yī)藥、燃料、涂料、環(huán)保等方面。

? 醫(yī)藥行業(yè)

在藥品制造和醫(yī)療器械生產(chǎn)等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，可以用來測量粉末、膏體、納米藥物的粒徑分布、形態(tài)特征等。

? 礦物分析

礦物粉末在各種加工過程中，其粒徑分布和形態(tài)特征是影響產(chǎn)品性能的重要因素。因此，利用激光粒度分析儀可以對(duì)各種礦物粉末進(jìn)行精確地尺寸測量，判定其質(zhì)量是否符合要求，同時(shí)也為研究物料機(jī)理提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)。

? 粉末冶金

可以對(duì)各種粉末材料進(jìn)行粒度測量，如合金粉末、金屬粉末等。在粉末冶金制品研究中，對(duì)材料中的粒子尺寸、形態(tài)等特征進(jìn)行精確測量，可以為產(chǎn)品性能的控制和改進(jìn)提供重要依據(jù)。

? 生物醫(yī)學(xué)研究

可以用來測量細(xì)胞、蛋白質(zhì)、DNA、RNA等生物大分子的粒徑分布和形態(tài)特征。通過這種方法可以更好地研究生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能，對(duì)于疾病診斷和治療，有著重要的意義。

? 色素工業(yè)

顏料、染料、油墨等色素中的粒徑分布和形態(tài)特征直接影響著其色素性能。利用激光粒度分析儀可以對(duì)色素進(jìn)行精確測量和控制，保證產(chǎn)品的質(zhì)量并優(yōu)化其性能，有著廣泛的應(yīng)用前景。

? 化學(xué)工業(yè)

激光粒度分析可用于檢測化學(xué)品、潤滑油、乳化液等物質(zhì)中的粒徑大小及其分布趨勢，并能幫助研究化學(xué)品的特性。這些數(shù)據(jù)可應(yīng)用于催化劑、化學(xué)品制造等領(lǐng)域。

? 食品工業(yè)

在食品加工過程中可以用來測量面粉、糖、乳制品等物料中的粒徑分布、形態(tài)特征等，確保產(chǎn)品的質(zhì)量和口感。同時(shí)，還能研究這些物質(zhì)中存在的微生物和其他形態(tài)特征，對(duì)食品安全和健康生產(chǎn)也起到重要的作用。

應(yīng)用前景

激光粒度分析儀的應(yīng)用范圍很廣，涵蓋了許多行業(yè)和領(lǐng)域，這些應(yīng)用領(lǐng)域?qū)x器的穩(wěn)定性、精度及分辨率等要求也很高。隨著科技的發(fā)展，它的應(yīng)用將越來越廣泛，促進(jìn)更多領(lǐng)域的發(fā)展與繁榮。

隨著醫(yī)藥行業(yè)的快速發(fā)展，藥物粒子的粒徑和粒度分布對(duì)藥物的療效和安全性有著至關(guān)重要的影響。激光粒度儀能夠快速、準(zhǔn)確地測量藥物的粒徑和粒度分布，為醫(yī)藥行業(yè)提供了一種可靠的解決方案。

在采礦行業(yè)中，對(duì)礦石的粒徑和粒度分布的測量和控制非常重要，因?yàn)樗鼈冎苯佑绊懙降V石的產(chǎn)量和質(zhì)量。激光粒度儀能夠快速、準(zhǔn)確地測量礦石的粒徑和粒度分布，為采礦行業(yè)提供了一種高效的解決方案。

在環(huán)保領(lǐng)域，對(duì)懸浮顆粒物和氣溶膠的測量和控制非常重要，因?yàn)樗鼈儠?huì)對(duì)空氣質(zhì)量和環(huán)境產(chǎn)生影響。激光粒度儀能夠快速、準(zhǔn)確地測量懸浮顆粒物和氣溶膠的粒徑和粒度分布，為環(huán)保行業(yè)提供了一種可靠的解決方案。

在化工領(lǐng)域，對(duì)化學(xué)反應(yīng)物的粒徑和粒度分布的測量和控制非常重要，因?yàn)樗鼈冎苯佑绊懙交瘜W(xué)反應(yīng)的效率和產(chǎn)品質(zhì)量。激光粒度儀能夠快速、準(zhǔn)確地測量化學(xué)反應(yīng)物的粒徑和粒度分布，為化工行業(yè)提供了一種高效的解決方案。

因此，我們可以預(yù)見，未來激光粒度儀行業(yè)將會(huì)迎來更加廣闊的發(fā)展空間和更加美好的前景。