激光光散射法測量顆粒的粒度分布

1、28專業(yè)實驗（專業(yè)實驗（1）四：激光光散射法測量顆粒的粒度分布四：激光光散射法測量顆粒的粒度分布一、一、實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?、了解光散射的一般規(guī)律；2、掌握光散射法測量顆粒粒度的基本原理和適用的粒度范圍；3、掌握粒度分布的基本表示方法；4、掌握GSL10lB和LS603型激光粒度分布儀的使用方法。二、二、預(yù)習(xí)要求預(yù)習(xí)要求認(rèn)真閱讀實驗講義和相關(guān)參考資料，理解衍射散射理論和Mie散射理論測量顆粒粒度分布的基本原理及其適用范圍，掌握粒度分布的基

2、本表示方法，對實驗中所要使用的兩種激光粒度分布儀的操作方法有一個初步的認(rèn)識，選擇好適合待測Al2O3樣品的分散介質(zhì)和分散劑。三、三、實驗所需儀器設(shè)備和試劑實驗所需儀器設(shè)備和試劑GSL10lB激光粒度分布儀；LS603型激光粒度分布儀；超聲波發(fā)生器：六偏磷酸鈉；蒸餾水；待測Al2O3樣品。四、四、實驗原理實驗原理1、光散射的一般規(guī)律和分類光散射的一般規(guī)律和分類粒度是顆粒的最基本、最重要的物理參數(shù)之一。測量粒度的方法很多，如：篩分析法、顯微

3、鏡法（包括光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡）、電傳感法（Coulter計數(shù)器）、重力沉降法、離心沉降法、光散射法等，其中光散射法是比較新的一大類，它包括光散射法、X射線小角度散射法和消光法。光線在均勻介質(zhì)中通過時按直線方向傳播。但實際介質(zhì)總非絕對均勻。例如大氣中存在氣體密度的起伏，而且往往含有微塵或微小液滴。又如溶膠或懸浮液含有微小的固體顆粒。當(dāng)光束通過這類不均勻介質(zhì)時，除了透過以及可能發(fā)生的吸收外，入射光的一部分會偏離其原來的傳播方向，而投射到

4、其它方向，這種現(xiàn)象稱為光的散射。散射現(xiàn)象的理論處理很復(fù)雜。這里只討論不相關(guān)的單散射。不相關(guān)散射是指顆粒群中顆粒間距足夠大（遠(yuǎn)大于粒徑），或者顆粒在空間是無規(guī)分布的，它們的散射光不會因相干而抵消，此時各個顆粒的散射可以認(rèn)為是相互獨(dú)立的。單散射是指每個顆粒的散射光產(chǎn)生再次散射的情況（復(fù)散射或稱多重散射）可以忽略。不相干散射和單散射都要求顆粒間的距離足夠大，即顆粒濃度足夠小。在散射的理論處理中，將散射體的折射率用一復(fù)數(shù)N表示，稱為復(fù)數(shù)折射率：

5、(4.1)innN??其中30利用衍射散射進(jìn)行粒度測量無需知道顆粒的折射率，因此它是一種應(yīng)用很廣泛的方法。衍射散射規(guī)律可用Fraunhoffer衍射解釋。Fraunhoffer衍射是指光源和觀察點與障礙物的距離與波長的乘積都遠(yuǎn)大于障礙物面積的衍射，又稱為遠(yuǎn)場衍射。這時入射光是近乎平行的。圖1Fraunhoffer圓球衍射圓球衍射如圖1所示為Fraunhoffer圓球衍射示意圖。其中圓球的直徑為D，迎光截面積，顆粒尺寸參數(shù)，觀察平面上的P

6、點對于圓球中心的張角（稱為半42Da?????D?徑張角，即散射角）為θ，圓球中心到觀察平面的距離為r，則散射光在P點振幅函數(shù)(4.6)??????????????????sin)sin(4)()()(1221JaSSS其中是變量為的一階Bessel函數(shù)。)sin(1??J??sin根據(jù)(4.4)式和(4.5)式，可得在P點的衍射光強(qiáng)(4.7)021222sin)sin(2)(IJraI?????????????當(dāng)時，，故衍射圖中心的光