激光粒度分析技术基础
激光粒度分析仪课件
02
03
光路设计
采用开角式、闭角式或光 纤式等不同光路设计，以 满足不同测量需求。
光学元件
反射镜、聚焦
保持光束质量稳定，以提 高测量精度和重复性。
检测器
检测器类型
光电倍增管、光电二极管 等，根据测量需求选择合 适的检测器。
动态范围
检测器的动态范围需满足 测量需求，以提高测量精 度和线性度。
进行测量
将标准样品放入仪器中，进行 测量并记录结果。
分析结果
根据标准样品的已知粒径，分 析仪器的测量结果是否准确。
结果评估与误差分析
结果评估
将仪器测量的结果与标准样品的已知粒 径进行比较，评估仪器测量的准确性。
VS
误差分析
分析仪器测量结果与标准样品已知粒径之 间的误差，找出误差来源，如仪器误差、 样品制备误差等。
动态光散射法
通过测量颗粒在运动状态时散射光的频率变化来分析颗粒粒径。
动态光散射法利用了颗粒在溶液中做布朗运动的现象，当颗粒运动时，散射光的 频率发生变化。通过测量散射光的频移，可以反推出颗粒的粒径分布。该方法具 有较高的测量精度，适用于测量较窄粒径范围，尤其适用于小颗粒的测量。
透射法
通过测量光线通过颗粒悬浮液时透射光的光强来分析颗粒 粒径。
电信号经过处理后，可 以输出颗粒大小的分布 结果。
应用领域
01
02
03
04
化工
用于研究化学反应过程中颗粒 大小的变化，以及催化剂、填
料等颗粒的粒度分布。
制药
用于研究药物颗粒的粒度分布 ，以及制备微粉、纳米药物等
。
陶瓷
用于研究陶瓷材料的颗粒大小 和分布，以及烧结过程中的变
化。
环境
mütek pcd05工作原理
mütek pcd05是一种广泛应用于工业生产中的高精度粒度分析仪器。
它采用先进的光学技术和精密的控制系统，能够快速、准确地对固体颗粒进行粒度分析，并广泛用于食品、化工、医药等行业。
本文将对mütek pcd05的工作原理进行详细介绍，帮助读者更好地理解这一先进仪器的工作原理。
一、激光粒度分析技术1.1 原理概述激光粒度分析技术是利用激光光源照射在待测颗粒上，根据颗粒对激光的散射或透射情况来推断颗粒的大小、形状和分布。
该技术具有非接触、无损伤、高精度等优点，因此在颗粒表征领域得到了广泛应用。
1.2 mütek pcd05的激光粒度分析原理mütek pcd05采用双角度散射技术进行粒度分析。
在仪器中，样品被分散在透明的液体介质中，然后通过激光光源照射样品，检测样品对激光的散射情况。
根据激光在样品中的散射角度和光强的变化，结合激光的衍射原理，可以计算出样品中颗粒的大小和形状信息。
另外，mütek pcd05还可以根据不同的颗粒介质和浓度，选择合适的激光波长和探测角度，以获得更准确的粒度分析结果。
二、粒度分析仪器的工作原理2.1 样品处理mütek pcd05在进行粒度分析之前，需要对待测样品进行适当的处理。
一般情况下，样品会被加入适量的分散液中，并通过超声或搅拌等方式将颗粒分散均匀，避免颗粒团聚对分析结果的影响。
还可以通过过滤等步骤去除样品中的大颗粒或杂质，以确保分析结果的准确性。
2.2 光学系统mütek pcd05的光学系统包括激光光源、透镜、探测器等部件。
激光光源发出高亮度、单色、准直的激光光束，经过透镜聚焦后照射到样品上。
探测器则用于检测样品对激光的散射光信号，并将信号转换为电信号输出。
通过精密的光学系统设计和控制，mütek pcd05能够实现对颗粒微观结构的高精度分析。
2.3 数据处理mütek pcd05采集到的散射信号经过放大、滤波、数字化等处理后，通过内置的算法计算出样品中颗粒的大小分布、体积分数、表面积等参数。
激光粒度仪的工作原理分析 激光粒度仪工作原理
激光粒度仪的工作原理分析激光粒度仪工作原理激光粒度仪是通过测量颗粒群的衍射光谱经计算机处理来分析其颗粒分布的。
它可用来测量各种固态颗粒、雾滴、气泡及任何两相悬浮颗粒状物质的粒度分布、测量运动颗粒群的粒径分布。
激光粒度仪是依据颗粒能使激光产生散射这一物理现象测试粒度分布的。
由于激光具有很好的单色性和极强的方向性，所以一束平行的激光在没有阻拦的无限空间中将会照射到无限远的地方，并且在传播过程中很少有发散的现象。
当光束碰到颗粒阻拦时，一部分光将发生散射现象。
散射光的传播方向将与主光荣的传播方向形成一个夹角。
散射理论和结果证明，散射角的大小与颗粒的大小有关，颗粒越大，产生的散射光的角就越小；颗粒越小，产生的散射光的角就越大。
激光粒度仪经典的光路由发射、接受和测量窗口等三部分构成。
发射部分由光源和光束处理器件构成，紧要是为仪器供应单色的平行光作为照明光。
接收器是仪器光学结构的关键。
测量窗口紧要是让被测样品在完全分散的悬浮状态下通过测量区，以便仪器获得样品的粒度信息。
接收器由傅立叶选镜和光电探测器阵列构成。
所谓傅立叶选镜就是针对物方在无限远，像方在后焦面的情况除去像差的选镜。
激光粒度仪的光学结构是一个光学傅立叶变换系统，即系统的察看面为系统的后焦面。
由于焦平面上的光强分布等于物体（不论其放置在透镜前的什么位置）的光振幅分布函数的数学傅立叶变换的模的平方，即物体光振幅分布的频谱。
激光粒度仪将探测器放在透镜的后焦面上，因此相同传播方向的平行光将聚焦在探测器的同一点上。
据测器由多个中心在光轴上的同心圆环构成，每一环是一个独立的探测单元。
这样的探测器又称为环形光电探测器阵列，简称光电探测器阵列。
激光器发出的激光束经聚焦、低通滤波和准直后，变成直径为8～25 mm的平行光。
平行光束照到测量窗口内的颗粒后，发生散射。
散射光经过傅立叶透镜后，同样散射角的光被聚焦到探测器的同一半径上。
一个探测单元输出的光电信号就代表一个角度范围（大小由探测器的内、外半径之差及透镜的焦距决议）内的散射光能量，各单元输出的信号就构成了散射光能的分布。
激光粒度测定实验报告
一、实验目的1. 了解激光粒度测定原理及方法。
2. 掌握激光粒度仪的使用方法和操作步骤。
3. 通过实验，学会利用激光粒度仪测定粒度分布，并对实验结果进行分析。
二、实验原理激光粒度测定法是利用激光束照射到颗粒上，颗粒对激光的散射和衍射现象来测定颗粒粒度分布的一种方法。
当激光束照射到颗粒上时，颗粒会发生散射和衍射，散射光的强度与颗粒的粒度有关。
通过测量散射光的强度，可以确定颗粒的粒度分布。
实验中，激光束通过颗粒悬浮液，散射光经过透镜聚焦后，进入检测器。
检测器将散射光转换为电信号，经放大、处理和计算后，得到颗粒的粒度分布曲线。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：激光粒度仪、粒度分布测试软件、显微镜、恒温水浴锅、超声波分散器、样品池、分析天平、滴管等。
2. 试剂：蒸馏水、无水乙醇、颗粒悬浮液（已知粒度分布）。
四、实验步骤1. 样品制备：将已知粒度分布的颗粒悬浮液用分析天平称量，加入适量蒸馏水，用超声波分散器分散均匀，制成待测样品。
2. 样品处理：将待测样品放入样品池中，用恒温水浴锅加热至室温。
3. 激光粒度仪操作：打开激光粒度仪，按照仪器说明书进行操作，设置相关参数，如激光波长、散射角、测量范围等。
4. 测量：将样品池放入激光粒度仪中，开始测量。
待测量完成后，记录数据。
5. 数据处理：将测量数据导入粒度分布测试软件，进行数据处理，得到颗粒的粒度分布曲线。
6. 结果分析：比较实验测得的粒度分布曲线与已知粒度分布曲线，分析实验结果。
五、实验结果与分析1. 实验测得的粒度分布曲线与已知粒度分布曲线基本吻合，说明实验结果可靠。
2. 通过分析实验结果，可以得出以下结论：（1）激光粒度测定法是一种快速、准确、可靠的粒度测定方法。
（2）实验过程中，样品制备、处理和操作步骤对实验结果有较大影响，应严格控制。
（3）激光粒度仪在测定粒度分布时，应注意仪器的操作和参数设置，以保证实验结果的准确性。
六、实验总结本次实验通过对激光粒度测定法的原理、仪器操作和数据处理的学习，掌握了激光粒度测定方法。
激光粒度分析仪原理
激光粒度分析仪原理
激光粒度分析仪通过激光散射原理测定颗粒的大小分布。
其工作原理可分为激光散射、多角度散射和光散射模型解析三个步骤。
首先，激光粒度分析仪发射激光束，并使其经过样品。
当激光束与样品中的颗粒相互作用时，激光光束会在不同方向上被散射。
这种散射现象通常被称为Mie散射。
其中，大颗粒会散射激光光束较强的光强，而小颗粒则会散射较弱的光强。
其次，在激光散射中，多角度散射是关键。
激光粒度分析仪通过设置多个收集光探测头在不同角度上收集散射光，以得到从不同方向上散射的光强。
通过多角度散射的光强数据，激光粒度分析仪可以计算出颗粒的大小和分布情况。
最后，根据光散射模型解析得出的数据，激光粒度分析仪可以绘制颗粒大小分布曲线。
根据不同的分析需求，该仪器可以提供不同的参数和显示方式，如粒径均值、粒径分布图等。
总的来说，激光粒度分析仪利用激光散射原理和多角度散射技术，通过测量颗粒在不同角度上散射的光强来确定颗粒的大小和分布。
这种分析方法高效、准确，被广泛应用于颗粒物料的分析与研究领域。
激光粒度分析的原理和方
激光粒度分析的原理和方
激光粒度分析是一种常用的粒度测量方法，在各种领域广泛应用。
其原理是利用激光器发出的一束单色激光照射到待测样品上，样品中的颗粒会散射部分光线，散射光线经过物镜聚焦到光敏探测器上。
根据散射光的强度和位置，可以通过光学原理计算出颗粒的直径和分布情况。
激光粒度分析的方案一般包括以下几个步骤：
1. 样品处理：待测样品需要经过预处理，例如去除杂质、分散均匀等。
不同样品需要不同的处理方法。
2. 激光器照射：用激光器照射待测样品，激光器可以发出单色激光，通过聚焦镜头对样品进行照射。
3. 光散射检测：样品中的颗粒会散射部分光线，通过光散射检测器检测散射光的强度和位置。
通常，可以使用光散射仪器来测量颗粒的散射光信号。
4. 数据分析：根据散射光的强度和位置数据，结合光学原理，利用适当的算法计算出颗粒的直径和分布情况。
常见的分析方法包括Mie散射理论、贝塞尔函数法等。
5. 结果展示：最后，将分析结果以直方图、光谱图等形式展示出来，可以直观地观察颗粒的粒径分布情况。
激光粒度分析具有测量范围广、分辨率高、准确性好等特点，适用于大部分颗粒样品的粒径分析。
同时，不同的仪器和方法也有一些差异和特殊要求，需根据具
体情况选择适合的分析方案。
简述激光粒度仪的基本原理
简述激光粒度仪的基本原理激光粒度仪是一种常用的颗粒分析仪器，利用激光散射原理来测量物料的颗粒大小。
它主要由激光源、物料流动系统、检测器和数据分析系统等几个部分组成。
激光粒度仪的基本原理是利用激光照射在物料颗粒上时，光与颗粒发生散射现象。
根据散射光的强度和散射角度的变化来推测颗粒的大小和分布情况。
以下是激光粒度仪的基本原理描述：1.激光源：激光粒度仪使用的激光器通常是低功率的、单频的激光器。
激光器发射的单一波长的光束，具有良好的单色性和方向性。
2.物料流动系统：物料通常以溶液或悬浮液的形式进入物料流动系统。
物料流动系统引导物料以细流的方式通过仪器，以保证每个颗粒都能被激光照射到。
3.散射角度的检测：激光粒度仪通常会设置多个探测器，用于检测散射光的强度和散射角度的变化。
常见的探测器包括正向散射光探测器和侧向散射光探测器。
正向散射光探测器用于检测颗粒在正向散射光中的散射强度，侧向散射光探测器用于检测颗粒在侧向散射光中的散射强度。
通过测量散射光强度的变化，可以推测颗粒的大小和分布情况。
4.数据分析系统：激光粒度仪的数据分析系统会根据散射光的强度和散射角度的变化来计算颗粒的大小和分布。
通过校准曲线，可以将散射光强度和散射角度映射到颗粒大小上。
常用的数据分析方法包括多峰分析、积分法和拟合法等。
总的来说，激光粒度仪的工作原理是通过激光照射物料颗粒，测量散射光的强度和散射角度的变化来推测颗粒的大小和分布情况。
这种技术无需进行样品的预处理，非常方便快捷。
同时，由于激光具有高亮度、直线传播和单一波长等特点，激光粒度仪具有高精度和高分辨率的特点，可以测量颗粒尺寸范围广、粒径分布广的样品。
因此，激光粒度仪广泛应用于材料科学、药剂学、环境监测、地质研究和生命科学等领域。
激光粒度分析原理
激光粒度分析原理激光粒度分析是一种常用的颗粒分析方法，通过激光的散射和透过性来确定颗粒在液体或气体介质中的大小和分布情况。
本文将探讨激光粒度分析的原理、应用和优势。
一、激光粒度分析是基于光散射原理的，主要包括散射角度、光强和颗粒直径之间的关系。
当激光束照射到颗粒上时，部分光线会被散射出去，其散射角度和颗粒的直径相关。
根据斯托克斯散射定律，散射强度与颗粒的直径的平方成正比。
在激光粒度分析中，通常使用激光束通过样品所产生的散射光进行测量。
散射光经过物镜聚焦，通过光电探测器接收，并将光信号转换为电信号。
通过分析电信号的强度和散射角度，可以确定颗粒的大小和分布。
二、激光粒度分析的应用1. 粒径分布分析：通过激光粒度分析，可以获得颗粒的粒径分布情况。
这对于研究颗粒材料的特性和性能具有重要意义。
例如，在制药工业中，可以通过粒径分布分析来控制药物颗粒的均匀性和稳定性。
2. 表面积分析：通过激光粒度分析，还可以获得颗粒的比表面积信息。
颗粒的表面积与其活性和吸附能力相关，因此在催化剂和材料科学领域具有重要的应用价值。
3. 聚集态分析：激光粒度分析可以用于研究颗粒的聚集行为。
聚集态的颗粒对于许多工业和环境应用具有重要影响，例如在大气污染中的颗粒聚集和生物颗粒的凝聚等。
三、激光粒度分析的优势1. 快速准确：激光粒度分析具有快速、准确的特点。
通过自动化仪器和精确的光学系统，可以实现对大量样品的快速测试和数据处理。
2. 宽测量范围：激光粒度分析方法适用于不同颗粒尺寸范围的样品。
从纳米级到数百微米的颗粒都可以进行粒度分析和测量。
3. 非侵入性：激光粒度分析是一种非侵入性的测量方法，不会破坏样品的结构和性质，适用于对颗粒样品进行重复分析。
4. 灵敏度高：激光粒度分析具有高灵敏度，可以检测到微小变化和细小颗粒的存在。
四、总结激光粒度分析是一种常用的颗粒分析方法，通过激光散射光线的特性来测量颗粒的大小和分布情况。
激光粒度分析具有快速准确、宽测量范围、非侵入性和高灵敏度等优势，广泛应用于材料科学、制药工业、环境监测等领域。
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不同大小颗粒的角散射效率
颗粒较大时
激光
8 7 6 5 大角度探测器 0 1 1 2 3 4 前向探测器
衍射光谱
相 对 强 度 0 1 2 3 4 5 6 7 8 接收器
颗粒较小时
激光
8 7 6 5 大角度探测器 0 1 1 2 3 4 前向探测器 相 对 强 度 0 1 2 3 4 5 6 7 8 接收器
Summary Data
Meas Info
Summary Measurement: 2 6.578 MV: 15.56 MA: Presentation: MN: 2.037 1 CS: 0.9121 Summary: SD: 11.767 MV: 15.56 Percentiles MA: 6.578 10%: 2.6686 20%: 4.162 MN: 2.037 30%: 6.057 40%: 8.357 CS: 0.9121 50%: 11.71 60%: 15.87 SD: 11.767 70%: 19.98 80%: 24.66 Percentiles: 90%: 32.11 95%: 40.51 10%: 2.6686 Peaks 20%: Dia 4.162 Vol% 30%: 6.057 100% 15.15 40%: 8.357 50%: 11.71 60%: 15.87 70%: 19.98 Above Residual: 0.00 80%: 24.66 Below Residual: 0.00 90%: 32.11 Loading Factor: 0.157 95%: 40.51 Transmission: 0.934 Volume Standard Meas: 15 Pres: 1 Width 0.56
激光衍射原理-简易测量模型
Young 双缝衍射示意图
角度
亮条纹
入射光
暗条纹
直径
亮条纹
基本公式： 双缝间距＝ /sin θ ＝颗粒直径 = 入射光波长
激光衍射原理-傅里叶变换光路
衍光信号
样品颗粒 检测到的衍 射光谱
激光发生器
光束
样品测量池
傅利叶透镜
检测器阵列
光学透镜
分析流程
激光束 悬浮颗粒
粒度测量方法
目前，粒度仪按其工作原理来分，大致可以分为以下 几大类，即：筛分法、显微镜法、沉降法、电阻法（ 库尔特计数器）、和光学法（光散射法） 一般来说，测得粒径并非颗粒的真实粒径，而是某种 当量直径。当被测颗粒的某种物理特性或物理行为与 某一直径的同质球体（或其组合）最相近时，就把该 球体的直径（或其组合）作为被测颗粒的等效粒径（ 或粒度分布）
中位径和分布宽度 DV50 表示中位径，样品中小于它和大于他的颗粒各占50% 一般来说我们用（ DV90-DV10 ）表示粒径分布宽度
激光衍射法原理
测量范围
0.1nm
1
10
100
1um
10
100
1mm
测试原理
采用米氏散射理论进行粒度分布测量的。当一 束平行的单色光照在颗粒上时没在傅氏透镜的焦平面 上将形成颗粒的散射光谱，这种散射光谱不随颗粒的 运动而改变，通过米氏散射理论分析这些散射光谱就 可以得出颗粒的粒度分布，假设颗粒为球形且粒度相 同，则散射光谱会按照艾理圆分布，即在透镜的焦平 面会形成一系列的同心圆光环，光环的直径与产生散 射的颗粒大小有关，粒径越小，散射角越大，光环的 直径也越大；粒径越大，散射角越小，光环的直径也 越小。
综合考虑 分散方式，介质性质 颗粒折射率，颗粒形状，颜色
检测器阵列 光电信号转换
米氏理论 ＋ 数学处理
仪器主要组成部分
激光光源：提供单色，相干，平行的光束，要求稳定性高， 寿命长，信噪比低 光学器件：激光束处理单元，准直系统，样品通道位置，接 受透镜角度，必须保证颗粒测量的光信号能实时全面的传送 到检测器单元 检测器：由光敏硅片按仪器的检测角度和几何形状离散组成， 其数量与排列方式直接影响仪器的分辨率 样品递送系统：使样品通过激光束的不同方式，一般为悬浮 液/乳液循环系统，也可通过压缩机/真空系统直接测量干粉 样品 测量软件：利用不同的数学模型解析散射图谱得到样品的粒 度分布结果
测量亚微米颗粒大小 (0.1-1,000µm)
激光2 固定位置的三激光连续 测量，保证最大角度接受散 射光信号
平均粒度的数学
平均粒径表达式
D50：一个样品的累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径。它的 物理意义是粒径大于它的颗粒占50%，小于它的颗粒也占50%，D50也 叫中位径或中值粒径。D50常用来表示粉体的平均粒度。 ② D97：一个样品的累计粒度分布数达到97%时所对应的粒径。它的 物理意义是粒径小于它的的颗粒占97%。D97常用来表示粉体粗端的粒 度指标。 其它如D16、D90等参数的定义与物理意义与D97相似。
测试对象
等效粒径是指当一个颗粒的某一物理特性与同质的球形颗粒相同 或相近时，我们就用该球形颗粒的直径来代表这个实际颗粒的直径。 那么这个球形颗粒的粒径就是该实际颗粒的等效粒径。 1. 各种非金属粉：如重钙、轻钙、滑石粉、高岭土、石墨、硅灰 石、水镁石、重晶石、云母粉、膨润土、硅藻土、黏土等。 2. 各种金属粉：如铝粉、锌粉、钼粉、钨粉、镁粉、铜粉以及稀 土金属粉、合金粉等。 3. 其它粉体：如催化剂、水泥、磨料、医药、农药、食品、涂料 、染料、荧光粉、河流泥沙、陶瓷原料、各种乳浊液等。
材料科学与工程实验教学中心
Experimental Engineering Teaching Center for Materials Science and
MICROTRAC激光粒度分析仪
• 实验指导书
• 2013年6月4日
S3500系列技术规格：
测量范围：0.02 - 2,800µm 分析精度： 误差≤ 0.6% 重复性：误差≤1% 测量理论：静态激光衍射/散射技术 专利 Tri-Laser 激光系统，提高纳米－微 米分辨率 全量程米氏理论，检测角度：0.02-163° 无需扫描， 151 个检测器实时接受全量程 光强信号 引进“非球形”颗粒校正因子，保证测量 的准确性 模块式设计，干 / 湿法转换方便，提供升 级换代服务