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