PDF《扩大激光衍射的测量范围：用Masterszier 3000 实现的宽》

Mastersizer

3000 技术文章 MRK1821C-02

1 激光衍射法已经成为粒度 分析的最常用方法之一.

作为 一种成熟的粒度分析方法,其 一般原理和性能指标已有相关 国际标准(ISO13320 [1]). 此标准最近推出新版,重点强 调了对激光衍射法原理理解的 提高以及相关仪器的设计进 步,同时也阐述了这些技术进 步如何提高激光衍射仪器对极 小颗粒的检测能力. 典型激光衍射系统的动态 测量范围一般为 0.1-2000μm. 如果测量的颗粒粒径小于 0.1 μm, 一般激光衍射仪器需要配 备具有不同波长的激光光源. Mastersizer

2000 通过应用这 种多光源技术成功的将激光衍 射测量的粒径下限至 0.1μm 以下.本文将为您介绍,相对于 Mastersizer

2000 而言,马尔文 新一代超高速智能粒度分析仪 Mastersizer 3000(以下简称 MS 3000)如何进一步将其粒 度测量范围延伸至 0.1-3500 μm. 设计演变 MS

3000 开发的挑战不但 在于进一步提高仪器的动态测 量范围,还在于显著降低仪器 的体积. 通过使用创新的封闭式折 叠光学部件(2) ,新的光学核 心组件(图1)成功实现了动 态测量范围的扩大和仪器体积 的减小.氦氖激光器产生的 633nm 波长的光束经过

180 度 反射后输出,节约了空间并使 光学平台长度减小一半.同时 侧向检测器和背散射检测器的 存在保证了散射光在最宽的角 度范围内被记录,这是获得宽 动态测量范围的关键. 从毫米…… 颗粒越大, 散射角度越小. 因此大颗粒的散射光会被焦平 面检测器(7)采集.得益于电 子检测器行业的技术进步,焦 平面检测器内的检测元件能够 在不影响信噪比的情况下做得 更小,这也就意味着这些检测 器可以排得更加紧密,使得来 自较大颗粒的散射光能够在很 小的角度进行采集.因此,通 过焦平面检测器设计上的改 进,MS

3000 的动态测量范围 相较于 Mastersizer

2000 而言 由2mm 增大至 3.5mm. 到纳米…… 焦平面检测器记录的是大 颗粒的小角度散射光,而侧向 和背向散射光检测器采集的是 小颗粒的大角度散射光信号. 与细颗粒测量相关的挑战 是颗粒变小时散射光的强度以 及对散射角度的依赖性都会变 弱.当颗粒尺寸小于 0.3 μm 时,其散射光对于散射角的依 赖性较弱,当颗粒尺寸进一步 变小时,其散射数据变得与角 度无关,这时候其粒径结果取 决于测试系统.因此,利用小 颗粒对于波长较短的光散射更 强的特点,Mastersizer

2000、 MS

3000 等衍射系统通过采取 波长更低的蓝色光源,将动态 测试范围扩大到较小的粒度. 扩大激光衍射的测量范围: 用Masterszier

3000 实现的宽 动态范围和高灵敏度测量 图1:Mastersizer

3000 光学设计中的要点 Mastersizer

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2 图2:不同的标准材料在 Mastersizer

3000 上测得的粒径分布 通过显著增加蓝色光源的 功率以及蓝色光探测器数量,同 时加强蓝色光探测器优化,从而 实现 MS

3000 动态测量范围的 进一步提高. 系统中每一个探测器都有 其按照角位置优化的区域,例如:较大的探测器用于记录较大 角度的弱散射信号,而较小的探 测器则用于记录小角度上较强 的信号.通过将蓝色光源移动到 与红色光源相同的光轴上,可以 做到探测器对于红光和蓝光散 射信号都是优化的.这样提高了 细颗粒的信噪比,因而大大提高 了仪器对