激光粒度测量仪是集成了激光技术、计算机技术、光电技术等多项先进技术的一种新型粒度检测设备，它具有测量范围宽、数据详细、操作方便、重复性好等优点，被广泛应用于各领域的粒度检测。

一、激光粒度测量仪

激光粒度测量仪由激光光源、光学器件、检测器、样品递送系统、计算机测量软件组成。

1、激光粒度测量仪原理

激光粒度仪是根据颗粒能使激光产生散射这一物理现象测试粒度分布的。当光束遇到颗粒阻挡时，一部分光将发生散射现象。散射光的传播方向将与主光束的传播方向形成一个夹角。其原理如下图1所示。

图1 激光粒度测量仪原理

散射角的大小与颗粒的大小呈反比关系。颗粒越大，产生的散射光的散射角就越小；颗粒越小，产生的散射光的散射角就越大。图2为不同大小颗粒的角散射图。

图2 不同大小颗粒的角散射图

激光粒度测量仪工作流程如下图3所示。

图3 激光粒度测量仪工作流程

2、激光粒度测试系统

分为干法测试系统和湿法测试系统。

（1）干法：有静音空压机、空气过滤器、干法分散进样系统、干法分散器、采样口、控制系统，干粉收集器等部分组成，样品通过干法分散系统均匀输送到高压气流中，在高压气流的带动下喷射到分散器、采样口、收集器，从而完成测试。如下图4、5所示。

图4 激光粒度测量仪干法测试系统

图5 干法测试 - 样品递送示意图

（2）湿法：和干法的主要区别在于它的制样系统的不同，湿法的制样系统包括搅拌器、超声波分散器、循环泵、测试窗和管路组成。如下图6、7所示。

图6 激光粒度测量仪湿法测试系统

图7 湿法测试 - 样品递送示意图

3、激光粒度仪测量软件

计算流程如下图8所示。

图8 测量软件的计算流程图

二、分析模式的选择

激光粒度仪分析模式一般有通用模式、单峰模式和多峰模式等。分析模式的选择直接影响测试结果的准确性，因此，测量时需要根据样品的具体特性选择合适的分析模式。

1、通用模式

适用于颗粒粒度分布较宽的样品，包括磨料粉体、乳液颗粒等。对于特征未知的样品颗粒，一般也首选通用模式进行粒度分析。

2、单峰模式

适用于颗粒粒度分布范围不超过10倍的样品，例如0.1-1μm，1-10μm，10-10μm。

下图9为单峰模式与通用模式对比，以氧化铝粉体颗粒作为样品。可以看出，单峰模式正确的描述了氧化铝样品颗粒在小粒径范围内的分布情况。

图9 单峰模式与通用模式对比图

3、多峰模式

适用于已知样品是由多个粒度分布很窄的颗粒混合而成，与通用模式相比，多峰模式灵敏度很高，在选择应用时，需要注意。

两种粒径分布很窄时，多峰模式更适合样品分析。

图10 多峰模式与通用模式对比图

三、测试样品的制备

首先了解三个专业术语：遮光度、信噪比和多重衍射。

遮光度：被样品散射的激光强度，也可以作为样品浓度的指示。

信噪比：信号强度与背景的比值。

多重衍射：当加入样品过多时，被某样品颗粒散射的光束又入射到其他样品颗粒上产生新的散射（见下图11）。

图11 多重衍射示意图

1、样品制备流程图（见下图12）

图12 样品制备流程图

2、样品制备注意事项

（1）首先取样要具有代表性。普通粉体采取均匀搅拌的方式，测试要求比较高的粉体可以选择特制取样器。下面介绍旋转取样器进行取样（见图13）。

图13 旋转取样器

（2）不同性质的样品选择合适加入量：样品加入过少时，会导致信噪比太低，难以代表真实的颗粒分布；样品加入过量时，会导致多重衍射，影响测试结果的准确性。

（3）采用湿法测试时，样品不能存在温度梯度。

3、样品分散时常见问题及处理措施

四、激光粒度测量仪的应用领域

1、非金属粉：如重钙、轻钙、滑石粉、高岭土、石墨、硅灰石、水镁石、重晶石、云母粉、膨润土、硅藻土、黏土等。

2、金属粉：如铝粉、锌粉、钼粉、钨粉、镁粉、铜粉以及稀土金属粉、合金粉等。

3、其它粉体：如催化剂、水泥、磨料、医药、农药、食品、涂料、染料、荧光粉、河流泥沙、陶瓷粉体、各种乳浊液等。

参考资料：丹东百特、英国马尔文等粒度仪制造厂商

作者：李波涛