激光粒度分析仪的工作原理与测量流程概述
点击次数：82 更新时间：2026-02-16
激光粒度分析仪是一种基于光散射原理，测量粉体或悬浮液中颗粒尺寸分布的仪器。其工作原理与标准化的测量流程，共同确保了结果的科学性与重复性。 
一、工作原理
激光粒度分析仪的核心工作原理是米氏散射理论。当一束单色、准直的激光穿过含有待测颗粒的分散介质时，颗粒会使激光发生散射。散射光的空间分布与颗粒的尺寸、形状、折射率以及激光波长密切相关。对于给定波长和介质的情况，散射光强的角分布主要取决于颗粒的尺寸。
仪器通过设置在多个角度的光电探测器阵列，同步接收不同散射角下的散射光信号。每个探测器接收到的光强信号，是样品中所有颗粒在该角度上散射贡献的总和。
对于单分散的颗粒体系，其散射光强随角度呈特定模式分布。而对于实际的多分散体系，测得的是多个角度下散射光强的复杂叠加信号。仪器内置的计算机通过专用的反演算法，对多角度探测信号进行数学反演计算。这个计算过程实质上是在寻找一个可能的颗粒粒度分布，使得由该粒度分布理论计算出的多角度散射光强谱，与实验实际测得的光强谱之间的差异较小。
仪器输出该颗粒体系的粒度分布数据，包括特征粒径、分布宽度以及各粒径区间的体积百分比。
二、测量流程
规范、可重复的测量流程是获得可靠数据的关键，主要包括样品准备、仪器准备、测量执行与数据处理。
样品准备与分散
取样：从待测物料中取具有代表性的样品。
分散介质选择：选择与颗粒材料兼容、不会使其溶解或膨胀的透明液体作为分散介质。介质的折射率应与颗粒有差异。
分散处理：这是关键步骤之一，旨在使颗粒团簇解聚并稳定悬浮。通常需加入合适的分散剂以降低颗粒间作用力。然后通过机械搅拌、超声振荡等方式，对样品进行充分分散，以消除或减少因团聚导致的结果偏差。分散效果直接影响测量准确性。
仪器准备与背景测量
系统清洁与对光：确保样品窗、透镜等光学部件洁净。启动仪器，进行激光光路对中调整，确保激光束准直并通过探测器中心。
背景测量：在样品池中注入纯净的分散介质，进行背景测量。仪器记录此时的光强信号作为本底，用于后续样品测量数据的校正，消除介质及仪器本身的光学背景干扰。
样品测量
样品加入：将分散均匀的样品悬浮液注入洁净的样品池中。样品浓度需控制在合适范围：浓度过低，散射光信号弱，信噪比差；浓度过高，则可能发生多重散射现象，导致测量结果偏小。通常以遮光率或透光率作为浓度控制参考。
执行测量：启动测量程序。仪器自动采集多角度散射光强数据。为保证结果稳定性，通常进行连续多次扫描测量并取平均。
数据处理与结果分析
数据反演：仪器软件利用内置算法，自动将扣除背景后的散射光强数据反演为粒度分布结果。
结果评估：观察粒度分布曲线的形态是否合理，评估测量的重复性。可结合分布图形与特征粒径数据进行解读。
清洗：测量完成后，立即清洗样品池及循环管路，防止样品残留影响下次测量。
关键影响因素：整个测量过程中，样品的充分分散、合适的浓度控制、纯净的背景介质以及正确的仪器操作，是保证测量结果准确可靠的核心要素。不同材料的折射率参数设置也需准确输入计算模型。
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