動(dòng)態(tài)光散射粒度儀,也稱為動(dòng)態(tài)光散射粒度分析儀是一種廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、生物科學(xué)、化學(xué)工程等領(lǐng)域的先進(jìn)儀器。其工作原理主要基于顆粒在溶液或懸浮液中的布朗運(yùn)動(dòng)。當(dāng)激光束照射到這些顆粒上時(shí),顆粒會(huì)散射出光波。由于顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)是隨機(jī)的,且運(yùn)動(dòng)速度與顆粒的大小和媒介粘度有關(guān),因此散射光的強(qiáng)度會(huì)隨時(shí)間發(fā)生波動(dòng)。通過檢測(cè)這種光強(qiáng)波動(dòng),可以分析出顆粒的擴(kuò)散系數(shù),進(jìn)而利用Stokes-Einstein公式計(jì)算出顆粒的粒徑大小。
動(dòng)態(tài)光散射粒度儀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):
1、精密的光學(xué)系統(tǒng)
激光器與偏振光束:動(dòng)態(tài)光散射粒度儀使用的激光器能發(fā)出垂直偏振的相干光束,這是為了確保照射到顆粒上的光具有高度一致性和穩(wěn)定性。
透鏡與光闌:光束首先通過透鏡1會(huì)聚到樣品池的中心,而在散射光路上,透鏡2將散射光會(huì)聚到光電探測(cè)器上,孔徑光闌則調(diào)節(jié)進(jìn)入探測(cè)器的光束大小,確保只有來自特定散射角的光被檢測(cè)。
2、樣品環(huán)境控制
樣品池設(shè)計(jì):樣品池四周加有保溫套,保持溫度恒定,減少外部因素對(duì)顆粒布朗運(yùn)動(dòng)的影響,確保測(cè)量的準(zhǔn)確性。
分散介質(zhì):樣品池內(nèi)盛有液體介質(zhì)(如水或其他非腐蝕性液體),待測(cè)顆粒均勻分散其中,以便于觀測(cè)其布朗運(yùn)動(dòng)。
3、光電轉(zhuǎn)換與信號(hào)處理
光電探測(cè)器:透鏡2將散射光聚集到光電探測(cè)器上,探測(cè)器將散射光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
相關(guān)器與計(jì)算機(jī):電信號(hào)送入相關(guān)器進(jìn)行自相關(guān)運(yùn)算,獲得自相關(guān)函數(shù)后,計(jì)算機(jī)利用反演算法計(jì)算出顆粒的粒度分布數(shù)據(jù)。
4、信號(hào)采集與數(shù)據(jù)處理
自相關(guān)函數(shù):通過對(duì)電信號(hào)進(jìn)行自相關(guān)運(yùn)算,可以獲得自相關(guān)函數(shù),從而描述散射光強(qiáng)隨機(jī)變化的統(tǒng)計(jì)特性。
粒度反演:計(jì)算機(jī)利用適當(dāng)?shù)姆囱菟惴ㄌ幚碜韵嚓P(guān)函數(shù),最終得到顆粒數(shù)分布。