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1、不同基準(zhǔn)間平均粒徑如何換算?
對(duì)個(gè)數(shù)基準(zhǔn),各類平均徑的通式是:
式中,f表示各類基準(zhǔn)的分?jǐn)?shù)值:
如果已知的不是個(gè)數(shù)基準(zhǔn),而是其他基準(zhǔn),則平均徑也可以換算,但通式改寫為:
式中,γ是粒度組成為γ的γ基準(zhǔn),即個(gè)數(shù)基準(zhǔn)γ=0,長(zhǎng)度基準(zhǔn)γ=1,依次類推。
對(duì)D[1,0],不同基準(zhǔn)γ=1,2,3時(shí)為:
同樣,對(duì)D[2,0]….D[4,3]可依次類推。
2、什么是遮光率,激光粒度儀最佳遮光率是多少?
遮光率可定義為顆粒在光束中的遮光橫截面與光束總面積之比,使用中常由被顆粒散射和吸收掉的光占輸出光總量(扣除背景散射)的百分比表示。因此,遮光率又稱光學(xué)濃度。具體計(jì)算方法是用激光透過(guò)純凈介質(zhì)后探測(cè)器中心點(diǎn)的光強(qiáng)I0與加入樣品后探測(cè)器中心點(diǎn)的光強(qiáng)Ii的差除以光強(qiáng)I0,即遮光率=(I0-Ii)/I0×100%,通常激光粒度儀最佳遮光率在10%-15%之間。
光學(xué)濃度與顆粒的體積(質(zhì)量)百分比濃度不同,前者與顆粒大小有關(guān),顆粒越小,比表面積越大,遮光能力就越強(qiáng)。因此,體積濃度相同的兩種樣品中,較小顆粒在激光粒度儀中會(huì)顯示更大的光學(xué)濃度。
3、使用激光粒度儀為什么要先測(cè)量背景?
背景是激光透過(guò)純凈介質(zhì)后在探測(cè)器上形成的固定的光信號(hào),主要是探測(cè)光經(jīng)過(guò)路徑上的顆粒物(例如樣品池窗口玻璃和透鏡表面上污漬、內(nèi)部的瑕疵、介質(zhì)中的殘余顆粒等)對(duì)光的散射引起的。測(cè)量背景的目的是在粒度測(cè)試(有樣品)時(shí)扣除這些固定的、與樣品無(wú)關(guān)的信號(hào),以消除樣品散射以外的雜散光對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。
4、影響激光粒度儀背景值的因素有哪些?
激光粒度儀的背景值如果在大部分探測(cè)器上都偏高而靠近中心的第1、2單元正常時(shí),原因往往是樣品池玻璃上的污漬、透鏡上的灰塵、介質(zhì)中殘留的顆粒、介質(zhì)溫度低于室溫引起的玻璃外表面的霧滴等;如果靠近探測(cè)器中心的探測(cè)單元,尤其是第1、2單元過(guò)高,一般是由光束對(duì)中不良引起的。如果所有探測(cè)單元的背景信號(hào)都過(guò)低,很可能是激光器功率下降或者濾波針孔偏移造成的。查清引起背景信號(hào)過(guò)高或過(guò)低的原因后,應(yīng)排除上述問(wèn)題,使背景強(qiáng)度回復(fù)到正常狀態(tài)。
5、米氏散射和弗氏衍射有何差別?
米氏散射理論經(jīng)麥克斯韋電磁理論嚴(yán)格推導(dǎo),是描述表面光滑的均勻球體對(duì)光的散射理論,考慮了散射體(顆粒)的光學(xué)特性(折射率和吸收系數(shù))。弗朗和夫衍射理論由原始的光的波動(dòng)理論推導(dǎo),是麥克斯韋理論在小角度下的近似,一般在5°內(nèi)有效,衍射理論不考慮散射顆粒的光學(xué)特性。如果儀器只測(cè)量5°以內(nèi)的散射光分布或者3 μm以上的粗顆粒,那么可以用衍射理論,否則應(yīng)該用米氏理論。
6、半導(dǎo)體激光器的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
半導(dǎo)體激光器又稱激光二極管(Laser Diode,LD),是二十世紀(jì)八十年代半導(dǎo)體物理發(fā)展的最新成果之一。半導(dǎo)體激光器的優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、可靠性好、使用壽命長(zhǎng)、功耗低。此外,半導(dǎo)體激光器采用低電壓恒流供電方式,電源故障率低、使用安全,維修成本低。目前,半導(dǎo)體激光器的使用數(shù)量居所有激光器之首,某些重要的應(yīng)用領(lǐng)域,過(guò)去常用的其他激光器,已逐漸被半導(dǎo)體激光器所取代。
早期的半導(dǎo)體激光器激光性能受溫度影響大,光束的發(fā)散角也大(一般在幾度到20度之間),所以在方向性、單色性和相干性等方面較差。但隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,目前半導(dǎo)體激光器的的性能已經(jīng)達(dá)到很高水平,而且光束質(zhì)量也有了很大提高。
半導(dǎo)體激光器用作激光粒度儀的光源時(shí),須采取恒溫措施,以保證輸出功率的穩(wěn)定,因此電路比較復(fù)雜。
7、氦氖激光器的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
氦氖激光器是使用時(shí)間最早、技術(shù)最成熟、應(yīng)用最為廣泛的激光器之一。氣體原子具有確定的能級(jí)結(jié)構(gòu),由外界電子激發(fā)發(fā)生能級(jí)躍遷,產(chǎn)生受激輻射發(fā)出激光,因此氦氖激光波長(zhǎng)是純凈的單色光,線寬極窄,波長(zhǎng)誤差只有幾納米,具有極大的相干長(zhǎng)度。有些靠能帶躍遷發(fā)光的激光器如LD的單色性和相干性無(wú)法與之相比。原子能級(jí)結(jié)構(gòu)是確定的,因此激光不受溫度波動(dòng)影響。加上諧振腔的作用保障了激光輸出具有良好的準(zhǔn)直性,發(fā)散角只有幾個(gè)毫弧度。在需要良好單色光、相干性和準(zhǔn)直性的場(chǎng)合,特別是精密測(cè)量領(lǐng)域,氣體激光器具有不可動(dòng)搖的地位。
氦氖激光器主要缺點(diǎn)是需要高壓直流供電,要求較高的技術(shù)含量,與LD相比成本就較高。
8、什么是激光粒度儀測(cè)量中的復(fù)散射現(xiàn)象?
激光粒度測(cè)量是接收和識(shí)別顆粒對(duì)激光造成的散射光來(lái)實(shí)現(xiàn)的,復(fù)散射現(xiàn)象是散射光在傳播過(guò)程中又遇到其它顆粒并被二次或多次散射的現(xiàn)象。
根據(jù)米氏散射理論,一定粒徑的顆粒產(chǎn)生固定角度的散射光,直接接收和識(shí)別這些散射光將得到與之對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)確的顆粒直徑。如果接收和識(shí)別的是復(fù)散射光信號(hào),將得到錯(cuò)誤的結(jié)果,同時(shí)降低系統(tǒng)的分辨力。
將懸浮顆粒的濃度控制在系統(tǒng)允許最佳范圍內(nèi),復(fù)散射現(xiàn)象可以降至最低。
9、自動(dòng)對(duì)中系統(tǒng)在激光粒度儀中的作用如何?
自動(dòng)對(duì)中系統(tǒng)在激光粒度儀中的作用是隨時(shí)保證探測(cè)器的中心點(diǎn)與富氏透鏡的焦點(diǎn)重合,從而探測(cè)器有效接收所有角度上的散射光,保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。因?yàn)樾〗嵌忍綔y(cè)器距離探測(cè)器中心很近,是以微米來(lái)度量的,如果對(duì)中不準(zhǔn)將導(dǎo)致主光束照射到小角度探測(cè)器上,使這些探測(cè)器因飽和而失效,從而無(wú)法探測(cè)到大顆粒產(chǎn)生的散射光信號(hào)而導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果。
由于對(duì)中系統(tǒng)探測(cè)器數(shù)量有限,探測(cè)位置存在死區(qū),對(duì)中調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在的靜差,因此會(huì)產(chǎn)生額外的誤差。對(duì)于性能穩(wěn)定可靠的儀器,使用過(guò)程中可不用自動(dòng)對(duì)中。
10、激光粒度儀測(cè)量釹鐵硼粉粒度分布要注意什么?
釹鐵硼顆粒帶有較強(qiáng)的磁性,一般用透氣法測(cè)量平均粒徑,目前主要用干法激光粒度儀測(cè)量粒度分布。釹鐵硼粉在空氣中具有自燃特性,環(huán)境溫度稍高或其濃度達(dá)到一定程度時(shí)就自燃,常常會(huì)引燃吸塵器管路和濾網(wǎng)而燒毀吸塵器。采取的預(yù)防自燃的措施:一是用高壓氮?dú)獾榷栊詺怏w作氣源;二是要將吸塵器管更換成表面光滑的聚乙烯管,使顆粒不在管路中沉積;三是要選用水過(guò)濾的吸塵器。
(注:文章部分內(nèi)容來(lái)源于《顆粒測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)100問(wèn)》)