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，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??；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)手段對散射光進(jìn)行處理。我們在光束中的適當(dāng)?shù)奈恢蒙戏胖靡粋€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，光信號將被轉(zhuǎn)換成電信號并傳輸?shù)诫娔X中，通過專用軟件對這些信號進(jìn)行處理，就會準(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)。對顆粒群的衍射，各顆粒級的多少決定著對應(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)反映著各顆粒級的分布豐度。按照這一思路可建立表征粒度級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，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，啟動超生發(fā)生器使樣品充分分散，然后啟動循環(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)視窗平臺上運(yùn)行，具有操作簡單直觀的特點(diǎn)，不僅對樣品進(jìn)行動態(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，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，對懸浮顆粒物和氣溶膠的測量和控制非常重要，因?yàn)樗鼈儠諝赓|(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)將會迎來更加廣闊的發(fā)展空間和更加美好的前景。