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【干货】颗粒测试知多少之基础知识(三)
2016/12/28 点击 4810 次

中国粉体网讯 


1、不同基准间平均粒径如何换算?


对个数基准,各类平均径的通式是:




式中,f表示各类基准的分数值:



如果已知的不是个数基准,而是其他基准,则平均径也可以换算,但通式改写为:



式中,γ是粒度组成为γγ基准,即个数基准γ=0,长度基准γ=1,依次类推。


D[1,0],不同基准γ=1,2,3时为:



同样,对D[2,0]….D[4,3]可依次类推。


2、什么是遮光率,激光粒度仪最佳遮光率是多少?


遮光率可定义为颗粒在光束中的遮光横截面与光束总面积之比,使用中常由被颗粒散射和吸收掉的光占输出光总量(扣除背景散射)的百分比表示。因此,遮光率又称光学浓度。具体计算方法是用激光透过纯净介质后探测器中心点的光强I0与加入样品后探测器中心点的光强Ii的差除以光强I0,即遮光率=(I0-Ii)/I0×100%,通常激光粒度仪最佳遮光率在10%-15%之间。


光学浓度与颗粒的体积(质量)百分比浓度不同,前者与颗粒大小有关,颗粒越小,比表面积越大,遮光能力就越强。因此,体积浓度相同的两种样品中,较小颗粒在激光粒度仪中会显示更大的光学浓度。


3、使用激光粒度仪为什么要先测量背景?


背景是激光透过纯净介质后在探测器上形成的固定的光信号,主要是探测光经过路径上的颗粒物(例如样品池窗口玻璃和透镜表面上污渍、内部的瑕疵、介质中的残余颗粒等)对光的散射引起的。测量背景的目的是在粒度测试(有样品)时扣除这些固定的、与样品无关的信号,以消除样品散射以外的杂散光对测试结果的影响。


4、影响激光粒度仪背景值的因素有哪些?


激光粒度仪的背景值如果在大部分探测器上都偏高而靠近中心的第12单元正常时,原因往往是样品池玻璃上的污渍、透镜上的灰尘、介质中残留的颗粒、介质温度低于室温引起的玻璃外表面的雾滴等;如果靠近探测器中心的探测单元,尤其是第12单元过高,一般是由光束对中不良引起的。如果所有探测单元的背景信号都过低,很可能是激光器功率下降或者滤波针孔偏移造成的。查清引起背景信号过高或过低的原因后,应排除上述问题,使背景强度回复到正常状态。


5、米氏散射和弗氏衍射有何差别?


米氏散射理论经麦克斯韦电磁理论严格推导,是描述表面光滑的均匀球体对光的散射理论,考虑了散射体(颗粒)的光学特性(折射率和吸收系数)。弗朗和夫衍射理论由原始的光的波动理论推导,是麦克斯韦理论在小角度下的近似,一般在5°内有效,衍射理论不考虑散射颗粒的光学特性。如果仪器只测量5°以内的散射光分布或者3 μm以上的粗颗粒,那么可以用衍射理论,否则应该用米氏理论。


6、半导体激光器的优点和缺点


半导体激光器又称激光二极管Laser DiodeLD,是二十世纪八十年代半导体物理发展的最新成果之一。半导体激光器的优点是体积小、重量轻、可靠性好、使用寿命长、功耗低。此外,半导体激光器采用低电压恒流供电方式,电源故障率低、使用安全,维修成本低目前,半导体激光器的使用数量居所有激光器之首,某些重要的应用领域,过去常用的其他激光器,已逐渐被半导体激光器所取代。


早期的半导体激光器激光性能受温度影响大,光束的发散角也大(一般在几度到20度之间),所以在方向性、单色性和相干性等方面较差但随着科学技术的迅速发展,目前半导体激光器的的性能已经达到很高水平,而且光束质量也有了很大提高


半导体激光器用作激光粒度仪的光源时,须采取恒温措施,以保证输出功率的稳定,因此电路比较复杂。


7、氦氖激光器的优点和缺点


氦氖激光器是使用时间最早、技术最成熟、应用最为广泛的激光器之一。气体原子具有确定的能级结构,由外界电子激发发生能级跃迁,产生受激辐射发出激光,因此氦氖激光波长是纯净的单色光,线宽极窄,波长误差只有几纳米,具有极大的相干长度。有些靠能带跃迁发光的激光器如LD的单色性和相干性无法与之相比。原子能级结构是确定的,因此激光不受温度波动影响。加上谐振腔的作用保障了激光输出具有良好的准直性,发散角只有几个毫弧度。在需要良好单色光、相干性和准直性的场合,特别是精密测量领域,气体激光器具有不可动摇的地位。


氦氖激光器主要缺点是需要高压直流供电,要求较高的技术含量,与LD相比成本就较高。


8、什么是激光粒度仪测量中的复散射现象?


激光粒度测量是接收和识别颗粒对激光造成的散射光来实现的,复散射现象是散射光在传播过程中又遇到其它颗粒并被二次或多次散射的现象。


根据米氏散射理论,一定粒径的颗粒产生固定角度的散射光,直接接收和识别这些散射光将得到与之对应的准确的颗粒直径。如果接收和识别的是复散射光信号,将得到错误的结果,同时降低系统的分辨力。


将悬浮颗粒的浓度控制在系统允许最佳范围内,复散射现象可以降至最低。


9、自动对中系统在激光粒度仪中的作用如何?


自动对中系统在激光粒度仪中的作用是随时保证探测器的中心点与富氏透镜的焦点重合,从而探测器有效接收所有角度上的散射光,保证测量结果的准确可靠。因为小角度探测器距离探测器中心很近,是以微米来度量的,如果对中不准将导致主光束照射到小角度探测器上,使这些探测器因饱和而失效,从而无法探测到大颗粒产生的散射光信号而导致错误的结果。


由于对中系统探测器数量有限,探测位置存在死区,对中调节系统存在的静差,因此会产生额外的误差。对于性能稳定可靠的仪器,使用过程中可不用自动对中。


10、激光粒度仪测量钕铁硼粉粒度分布要注意什么?


钕铁硼颗粒带有较强的磁性,一般用透气法测量平均粒径,目前主要用干法激光粒度仪测量粒度分布。钕铁硼粉在空气中具有自燃特性,环境温度稍高或其浓度达到一定程度时就自燃,常常会引燃吸尘器管路和滤网而烧毁吸尘器。采取的预防自燃的措施:一是用高压氮气等惰性气体作气源;二是要将吸尘器管更换成表面光滑的聚乙烯管,使颗粒不在管路中沉积;三是要选用水过滤的吸尘器。

(注:文章部分内容来源于《颗粒测试基础知识100问》) 


(来源:中国粉体网)


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