動態(tài)光散射粒度儀,也稱為動態(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動。當激光束照射到這些顆粒上時,顆粒會散射出光波。由于顆粒的布朗運動是隨機的,且運動速度與顆粒的大小和媒介粘度有關(guān),因此散射光的強度會隨時間發(fā)生波動。通過檢測這種光強波動,可以分析出顆粒的擴散系數(shù),進而利用Stokes-Einstein公式計算出顆粒的粒徑大小。
動態(tài)光散射粒度儀的結(jié)構(gòu)特點:
1、精密的光學(xué)系統(tǒng)
激光器與偏振光束:動態(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會聚到樣品池的中心,而在散射光路上,透鏡2將散射光會聚到光電探測器上,孔徑光闌則調(diào)節(jié)進入探測器的光束大小,確保只有來自特定散射角的光被檢測。
2、樣品環(huán)境控制
樣品池設(shè)計:樣品池四周加有保溫套,保持溫度恒定,減少外部因素對顆粒布朗運動的影響,確保測量的準確性。
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),待測顆粒均勻分散其中,以便于觀測其布朗運動。
3、光電轉(zhuǎn)換與信號處理
光電探測器:透鏡2將散射光聚集到光電探測器上,探測器將散射光信號轉(zhuǎn)換成電信號。
相關(guān)器與計算機:電信號送入相關(guān)器進行自相關(guān)運算,獲得自相關(guān)函數(shù)后,計算機利用反演算法計算出顆粒的粒度分布數(shù)據(jù)。
4、信號采集與數(shù)據(jù)處理
自相關(guān)函數(shù):通過對電信號進行自相關(guān)運算,可以獲得自相關(guān)函數(shù),從而描述散射光強隨機變化的統(tǒng)計特性。
粒度反演:計算機利用適當?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。