激光粒度儀是通過測量顆粒群的衍射光譜經(jīng)計算機(jī)處理來分析其顆粒分布的。它可用來測量各種固態(tài)顆粒、霧滴、氣泡及任何兩相懸浮顆粒狀物質(zhì)的粒度分布、測量運(yùn)動顆粒群的粒徑分布。它不受顆粒的物理化學(xué)性質(zhì)的限制。該類儀器因具有超聲、攪拌、循環(huán)的樣品分散系統(tǒng)，所以測量范圍廣(測量范圍可達(dá)0.02~2000微米，有的甚至更寬)；自動化程度程度高；操作方便；測試速度快；測量結(jié)果準(zhǔn)確、可靠、重復(fù)性好。可廣泛用于石油化工、陶瓷、染料、水泥、煤粉、研磨材料、金屬粉末、泥沙、礦石、霧滴、乳濁液等粒度的測定。

　　2. 激光粒度儀使用方法測量基本原理

　　激光粒度儀是根據(jù)顆粒能使激光產(chǎn)生散射這一物理現(xiàn)象測試粒度分布的。由于激光具有很好的單色性和*的方向性，所以一束平行的激光在沒有阻礙的無限空間中將會照射到無限遠(yuǎn)的地方，并且在傳播過程中很少有發(fā)散的現(xiàn)象。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主光榮的傳播方向形成一個夾角θ。散射理論和結(jié)果證明，散射角θ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角就越小；顆粒越小， 產(chǎn)生的散射光的θ角就越大。

　　激光粒度儀經(jīng)典的光路由發(fā)射、接受和測量窗口等三部分組成。發(fā)射部分由光源和光束處理器件組成，主要是為儀器提供單色的平行光作為照明光。接收器是儀器光學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。測量窗口主要是讓被測樣品在*分散的懸浮狀態(tài)下通過測量區(qū)，以便儀器獲得樣品的粒度信息。

　　接收器由傅立葉選鏡和光電探測器陣列組成。所謂傅立葉選鏡就是針對物方在無限遠(yuǎn)，像方在后焦面的情況消除像差的選鏡。激光粒度儀的光學(xué)結(jié)構(gòu)是一個光學(xué)傅立葉變換系統(tǒng)，即系統(tǒng)的觀察面為系統(tǒng)的后焦面。由于焦平面上的光強(qiáng)分布等于物體(不論其放置在透鏡前的什么位置)的光振幅分布函數(shù)的數(shù)學(xué)傅立葉變換的模的平方，即物體光振幅分布的頻譜。激光粒度儀將探測器放在透鏡的后焦面上，因此相同傳播方向的平行光將聚焦在探測器的同一點(diǎn)上。據(jù)測器由多個中心在光軸上的同心圓環(huán)組成，每一環(huán)是一個獨(dú)立的探測單元。這樣的探測器又稱為環(huán)形光電探測器陣列，簡稱光電探測器陣列。

　　激光器發(fā)出的激光束經(jīng)聚焦、低通濾波和準(zhǔn)直后，變成直徑為8~25 mm的平行光。平行光束照到測量窗口內(nèi)的顆粒后，發(fā)生散射。散射光經(jīng)過傅立葉透鏡后，同樣散射角的光被聚焦到探測器的同一半徑上。一個探測單元輸出的光電信號就代表一個角度范圍(大小由探測器的內(nèi)、外半徑之差及透鏡的焦距決定)內(nèi)的散射光能量，各單元輸出的信號就組成了散射光能的分布。盡管散射光的強(qiáng)度分布總是中心大，邊緣小，但是由于探測單元的面積總是里面小外面大，所以測得的光能分布的峰值一般是在中心和邊緣之間的某個單元上。當(dāng)顆粒直徑變小時，散射光的分布范圍變大，光能分布的峰值也隨之外移。所以不同大小的顆粒對應(yīng)于不同的光能分布，反之由測得的光能分布就可推算樣品的粒度分布。

　　測量下限是激光粒度儀重要的技術(shù)指標(biāo)。激光粒度儀光學(xué)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)基本上都是為了擴(kuò)展其測量下限或是小顆粒段的分辨率基本思路是增大散射光的測量范圍、測量精度或者減少照明光的波長。

　　3. 激光粒度儀使用方法的結(jié)構(gòu)

　　儀器系統(tǒng)的組成主要包括三部分，

　　1)主機(jī)(光學(xué)元件)，標(biāo)志為MasterSizer 2000；主機(jī)用來收集測量樣品內(nèi)粒度大小的原始數(shù)據(jù)。

　　2)附件(進(jìn)樣器)，標(biāo)識為Hydro 2000G(普通濕法)；附件*的目的就是將樣品分散混勻充分并傳送到主機(jī)以便于測量。

　　3)計算機(jī)和Malvern測量軟件；Malvern 軟件可定義、控制整個測量過程，并同時處理測量的粒度分布數(shù)據(jù)、顯示結(jié)果并打印報告。

　　4. 激光粒度儀使用方法

　　基于光散射理論的激光粒度儀己經(jīng)廣泛用于粉末冶金、薄膜、膜片料、催化劑、絕緣材料、潤滑油、超導(dǎo)體、無線電技術(shù)等行業(yè)，涉及化學(xué)、制藥、食品、建材等工業(yè)領(lǐng)域并發(fā)揮著越來越大的作用。激光粒度儀可以直接測定大氣中煙塵與灰塵在不同時間、不同位置的含量，從而得出大氣中煙塵灰塵時間-空間分布圖，為解決環(huán)境污染和性氣候預(yù)測起到一定的指導(dǎo)作用。近年來 ，大氣污染、金屬氧化物和水力部門對江河的檢測等都是激光粒度儀應(yīng)用的新焦點(diǎn)。

　　4.1 在泥沙分析中的應(yīng)用1在泥沙分析中的應(yīng)用

　　田岳明等人在長江泥沙分析研究中的應(yīng)用時共采集了長江干流(上、中、下游)和一級支流漢江的23個具有較廣泛代表性水文測站的309組懸移質(zhì)泥沙樣品和35組床沙樣品，分別進(jìn)行常規(guī)粒、吸結(jié)合法顆粒分析和激光法顆粒分析，并進(jìn)行樣品顆粒級配測試。收集對比分析資料得出結(jié)果為，激光粒度儀分析穩(wěn)定(重復(fù))性較好，度較高；激光粒度儀在粒徑大于0.031 mm以上與傳統(tǒng)法相比系統(tǒng)偏差較小，而以下則系統(tǒng)偏差較大，同組粒徑累積百分?jǐn)?shù)zui大相差達(dá)60%，一般表現(xiàn)為粒徑越小、相差越大。另外，不同河段、不同沙樣條件下，激光粒度儀與傳統(tǒng)粒吸法分析泥沙顆粒級配兩者之間相關(guān)關(guān)系復(fù)雜、隨機(jī)性大；即使是在同一河段、同一單站，也不是理論上一一對應(yīng)函數(shù)關(guān)系，而是存在對應(yīng)的差異性。

　　4.2 在涂料分析中的應(yīng)用

　　張永剛等（涂料分析測試中的應(yīng)用)對涂料中的鋅粉采用了干分散法和溫分散法測量，發(fā)現(xiàn)兩者都能客觀地反映樣品的粒度分布。不論選用濕分散法還是干分散法為保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)做到以下幾個方面：

　　*，選用干分散法測試要選用合適的分散壓力，只有選擇的壓力大小能*分散開加入的樣品顆粒，才能測出準(zhǔn)確的樣品顆粒度分布，否則測試的結(jié)果僅為該樣品團(tuán)聚顆粒的粒度分布，也不能滿足樣品測試重復(fù)性的要求；

　　第二，濕分散法測試分散介質(zhì)和分散劑的選擇至關(guān)重要，只有根據(jù)樣品的特點(diǎn)選擇好合適的分散介質(zhì)和分散劑才能獲得準(zhǔn)確的樣品粒度分布；

　　第三，測試的鏡頭不能被污染，鏡頭要保持清潔，這樣才能保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確；

　　第四，遮光指數(shù)控制在合適的范圍內(nèi)，干分散法測試控制在7%~10%，溫分散法測試控制在20%~30%為*測試范圍。