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1、不同基準間平均粒徑如何換算?
對個數(shù)基準,各類平均徑的通式是:
式中,f表示各類基準的分數(shù)值:
如果已知的不是個數(shù)基準,而是其他基準,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,即個數(shù)基準γ=0,長度基準γ=1,依次類推。
對D[1,0],不同基準γ=1,2,3時為:
同樣,對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,遮光率又稱光學濃度。具體計算方法是用激光透過純凈介質(zhì)后探測器中心點的光強I0與加入樣品后探測器中心點的光強Ii的差除以光強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。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顯示更大的光學濃度。
3、使用激光粒度儀為什么要先測量背景?
背景是激光透過純凈介質(zhì)后在探測器上形成的固定的光信號,主要是探測光經(jīng)過路徑上的顆粒物(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)對光的散射引起的。測量背景的目的是在粒度測試(有樣品)時扣除這些固定的、與樣品無關(guān)的信號,以消除樣品散射以外的雜散光對測試結(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器上都偏高而靠近中心的第1、2單元正常時,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;如果靠近探測器中心的探測單元,尤其是第1、2單元過高,一般是由光束對中不良引起的。如果所有探測單元的背景信號都過低,很可能是激光器功率下降或者濾波針孔偏移造成的。查清引起背景信號過高或過低的原因后,應排除上述問題,使背景強度回復到正常狀態(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格推導,是描述表面光滑的均勻球體對光的散射理論,考慮了散射體(顆粒)的光學特性(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理論推導,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特性。如果儀器只測量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,否則應該用米氏理論。
6、半導體激光器的優(yōu)點和缺點
半導體激光器又稱激光二極管(Laser Diode,LD),是二十世紀八十年代半導體物理發(fā)展的最新成果之一。半導體激光器的優(yōu)點是體積小、重量輕、可靠性好、使用壽命長、功耗低。此外,半導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,半導體激光器的使用數(shù)量居所有激光器之首,某些重要的應用領(lǐng)域,過去常用的其他激光器,已逐漸被半導體激光器所取代。
早期的半導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。但隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展,目前半導體激光器的的性能已經(jīng)達到很高水平,而且光束質(zhì)量也有了很大提高。
半導體激光器用作激光粒度儀的光源時,須采取恒溫措施,以保證輸出功率的穩(wěn)定,因此電路比較復雜。
7、氦氖激光器的優(yōu)點和缺點
氦氖激光器是使用時間最早、技術(shù)最成熟、應用最為廣泛的激光器之一。氣體原子具有確定的能級結(jié)構(gòu),由外界電子激發(fā)發(fā)生能級躍遷,產(chǎn)生受激輻射發(fā)出激光,因此氦氖激光波長是純凈的單色光,線寬極窄,波長誤差只有幾納米,具有極大的相干長度。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法與之相比。原子能級結(jié)構(gòu)是確定的,因此激光不受溫度波動影響。加上諧振腔的作用保障了激光輸出具有良好的準直性,發(fā)散角只有幾個毫弧度。在需要良好單色光、相干性和準直性的場合,特別是精密測量領(lǐng)域,氣體激光器具有不可動搖的地位。
氦氖激光器主要缺點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量中的復散射現(xiàn)象?
激光粒度測量是接收和識別顆粒對激光造成的散射光來實現(xiàn)的,復散射現(xiàn)象是散射光在傳播過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,直接接收和識別這些散射光將得到與之對應的準確的顆粒直徑。如果接收和識別的是復散射光信號,將得到錯誤的結(jié)果,同時降低系統(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),復散射現(xiàn)象可以降至最低。
9、自動對中系統(tǒng)在激光粒度儀中的作用如何?
自動對中系統(tǒng)在激光粒度儀中的作用是隨時保證探測器的中心點與富氏透鏡的焦點重合,從而探測器有效接收所有角度上的散射光,保證測量結(jié)果的準確可靠。因為小角度探測器距離探測器中心很近,是以微米來度量的,如果對中不準將導致主光束照射到小角度探測器上,使這些探測器因飽和而失效,從而無法探測到大顆粒產(chǎn)生的散射光信號而導致錯誤的結(jié)果。
由于對中系統(tǒng)探測器數(shù)量有限,探測位置存在死區(qū),對中調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在的靜差,因此會產(chǎn)生額外的誤差。對于性能穩(wěn)定可靠的儀器,使用過程中可不用自動對中。
10、激光粒度儀測量釹鐵硼粉粒度分布要注意什么?
釹鐵硼顆粒帶有較強的磁性,一般用透氣法測量平均粒徑,目前主要用干法激光粒度儀測量粒度分布。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到一定程度時就自燃,常常會引燃吸塵器管路和濾網(wǎng)而燒毀吸塵器。采取的預防自燃的措施:一是用高壓氮氣等惰性氣體作氣源;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;三是要選用水過濾的吸塵器。
(注:文章部分內(nèi)容來源于《顆粒測試基礎(chǔ)知識100問》)