激光粒度儀在粒度檢測中的應用

激光粒度分析不僅在先進的材料工程、國防工業、軍事科學、而且在眾多傳統產業中都有廣泛的應用前景。特別是高新材料科學的研究與開發 ,產品的質量控制等 ,如 :陶瓷、粉末冶金、稀土、電池、制藥 、食品、飲料 、水泥 、涂料 、粘合劑 、顏料、塑料、保健及化妝品 。

由于顆粒粒子的特異性能在于它的粒徑十分細小,粒徑大小是表征顆粒性能的一個重要參數, 因此 ,對顆粒粒徑進行測量是開展材料檢測、評價顆粒材料的重要指標。當光線照射到顆粒上時會發生散射、衍射 。其衍射、散射光強度均與粒子的大小有關。觀測其光強度，可應用夫瑯和費衍射理論和 Mie 散射理論求得粒子徑分布(激光衍射/散射法)。
 

光入射到球形粒子時可產生三類光:1)在粒子表面 、通過粒子內部、經粒子內表面的反射光;2）通過粒子內部而折射出的光;3)在表面的衍射光。這些現象與粒子的大小無關。全都可以作為光散射處理 。一般地，光散射現象可以用經Maxwell 電磁方程式嚴密解出的 Mie 散射理論說明。但是，實際使用起來過于復雜, 為了求得實際的光強度,可根據入射波長 λ和粒子半徑r的關系 ,即 :r<<λ時,Rayleigh 散射理論r>>λ時,Fraunhofer衍射理論在使用上述理論時 ,應考慮到光的波長和粒子徑的關系,在不同的領域使用不同的理論。
 

粒子徑大于波長的時候,由Fraunhofer 衍射理論求得的衍射光強度和 Mie散射理論求得的散射光強度大體是一致的。因此，可以把Fraunhofer衍射理論作為 Mie 散射理論的近似處理。這時,光散射(衍射)的方向幾乎都集中在前方,其強度與粒子徑的大小有關,有很大的變化。即，表示粒子徑固有的光強度譜。解出粒子的光強度分布(散射譜)就可以定出粒子徑。當波長和粒子徑很接近的時候 ,不能用 Fraunhofer 的近似式來表示散射強度。這時有必要根據 Mie 散射理論作進一步討論。在Mie 散射中的散射光強度由入射光波長(λ)、粒子徑(a)、粒子和介質的相對折射率(m)來確定。