一种激光粒度仪制造技术

本发明专利技术提供一种新型的激光粒度仪，可以有效突破窗口玻璃全反射对大角散射光出射的限制，使散射角从0°到180°的散射光全部能够出射到空气中，被探测器所接收，从而有效地改善了微米以下颗粒的粒度测量效果。包括有：光发射装置、盛放待测样品的样品池、探测装置以及用以分析散射光能分布数据并得出被测样品的粒度分布结果的数据分析和输出设备；样品池放置有入射窗口玻璃和出射窗口玻璃，相互平行；光发射装置发射的激光光源照射在入射窗口玻璃上；盛放待测样品的样品池放置在探测装置的检测区域内；入射窗口玻璃和出射窗口玻璃的法线与光发射装置的主光轴之间有一个倾斜角；光发射装置只发出一束偏振方向垂直于散射面的线偏振光。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种粉体粒度测量的仪器，尤其涉及一种新型的激光粒度测量仪器。
技术介绍
激光粒度仪已经成为目前最流行的粉体粒度测量仪器。现有技术中的激光粒度仪，沿着光路前进的方向，通常依次包括一激光管，用以产生激光；一显微物镜，用以聚焦激光束；一针孔装置，处于显微物镜的焦点上，用以过滤光波的空间高频分量；一准直镜或会聚透镜，将光束变成截面有一定大小(典型值为直径IOmm)的平行光或会聚光(前述激光管、显微物镜、针孔、透镜组成“光发射装置”)；一样品池，用以盛放被测粉体样品，要求样品颗粒处于完全分散状态，悬浮在池内的液体介质中，池的两个对面上镶有测量窗口玻璃， 以便让入射光射到被测颗粒上，同时让散射光出射，通常玻璃与入射光(的中心光线或主轴)垂直；如果入射光是平行光，则样品池后有一个或多个富里叶透镜，将被颗粒散射的光线聚焦；一组探测器，由多个测量单元组成，一般来说，中心的若干个探测器是环形探测器， 当样品池内没有被测颗粒时，入射光全部聚焦到环形探测器的中心，当样品池内有样品颗粒时，就会产生散射光，它们将被聚焦到探测器的各单元上；一数据分析和输出装置，通常为计算机，用以分析散射光能分布数据，得出被测样品的粒度分布结果。激光粒度仪是基于光波在行进中遇到微小颗粒时会发生散射(小角度时又称为衍射)，并且颗粒越小，散射角越大的原理测量颗粒大小的。显然，仪器能测量的散射角越大，则仪器对颗粒直径的测量下限就越小，因此仪器的量程就越宽。当仪器用来测量固体粉末时，粉末样品通常都要分散在液体介质中，粉末颗粒与液体的混合液动态地(以防止颗粒下沉)盛在样品池(如附图1)内。样品池的两个端面上装有两块相互平行的平板玻璃 2和4作为测量窗口，入射光垂直于玻璃平面，作为入射光的激光束1和携带颗粒大小及其含量信息的散射光5分别从窗口入射和出射。由于全反射现象的存在，太大的散射光不能从窗口出射，从而限制了仪器的测量下限。以最常用的测量介质——水为例，当入射光1沿着光轴8方向进入样品池，照射到被测颗粒3上，若光线6的散射角达到48. 8°，则该光线 7出射到空气中时，出射角达到90°。换言之，48.8°就是仪器能接收的最大散射角(在水介质中)。该散射角对应的测量下限约为0.2 μ m(设光的波长为632. 8nm)。在前向散射结构下，这一数值就是激光粒度仪的测量极限。为了突破全反射的限制，有的制造商提出了双光束结构的粒度仪，如附图2所示， 即用平行于光轴9的入射光束10测量较大的颗粒，对应的散射角较小，而用另一束与光轴 9有一定夹角的光束11入射到样品池中，测量较小的颗粒。这种方案的缺点是光学结构比较复杂，且两束不同的入射光产生的散射光的数据在结合部的拼接是个棘手的问题。
技术实现思路
为了克服现有激光粒度仪技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种新型的激光粒度仪，可以有效突破窗口玻璃全反射对大角散射光出射的限制，使散射角从0°到180°的散射光全部能够出射到空气中，被探测器所接收，从而有效地改善了微米以下颗粒的粒度测量效果，从而显著改善了激光粒度仪在1微米以下的测量效果。本专利技术是通过以下技术方案来实现的—种激光粒度仪，包括有用以发射激光束的光发射装置、盛放待测样品的样品池、探测装置以及用以分析散射光能分布数据并得出被测样品的粒度分布结果的数据分析和输出设备；所述样品池放置有入射窗口玻璃和出射窗口玻璃，入射窗口玻璃和出射窗口玻璃之间间隔有距离，入射窗口玻璃和出射窗口玻璃相互平行；所述光发射装置发射的激光束照射在入射窗口玻璃上；所述盛放待测样品的样品池放置在仪器的检测区域内；所述入射窗口玻璃和出射窗口玻璃的法线与光发射装置的主光轴之间有一个倾斜角；所述光发射装置是只发出一束激光束的装置；探测装置包括有一个以上的前向探测器和一个以上的后向探测器，所述前向探测器置于光发射装置的主光轴的上方，后向探测器置于光发射装置的主光轴的下方。所述光发射装置是能发出垂直于散射面的偏振激光束的装置。所述倾斜角的角度范围是0°到90°。本专利技术的有益效果如下本专利技术的一种激光粒度仪，由于入射窗口玻璃和出射窗口玻璃的法线与光发射装置的主光轴之间具有一个不等于0°的倾斜角；所述光发射装置为单光束发生装置；探测装置包括有一个以上的前向探测器和一个以上的后向探测器，所述前向探测器置于光发射装置的主光轴上方，后向探测器置于光发射装置的主光轴下方。作为入射光的激光束从入射窗口玻璃入射，携带颗粒大小及其含量信息的散射光同时从入射窗口玻璃和出射窗口玻璃出射。可以有效突破窗口玻璃全反射对大角散射光出射的限制，能够方便地获得从0°到 180°的连续的散射光能信息，从而显著改善了 1微米以下颗粒的测量质量，简化了仪器的结构。本专利技术是对激光粒度测量仪器的技术水平的重要提升。附图说明图1是现有技术中激光粒度仪的测试窗口示意图；图2是现有技术中激光粒度仪为突破测试窗口对大角散射光的全反射制约而采取的技术方案的示意图；图3是本专利技术一种激光粒度仪的测试窗口的结构和光路示意图；图4是本专利技术一种激光粒度仪的测试窗口实施例的结构和光路示意图；图5是本专利技术一种激光粒度仪测试各种微小颗粒散射光能的分布曲线图。附图标记说明1、激光束，2、入射窗口玻璃，4、出射窗口玻璃，9、主光轴，12、入射窗口玻璃法线， 13、出射窗口玻璃法线，14、前向探测器，15、后向探测器，16、前向大角散射光线，17、后向散射光线，18、光发射装置，19、第一后向探测器，20、第二后向探测器，21、第三后向探测器， 22、小角环形探测器阵列，23、中心探测器，24、第一探测器，25、第二探测器，26、第三探测器，27、第四探测器，28、第五探测器，29、第六探测器。具体实施方式本专利技术公开一种激光粒度仪，如图3，包括有用以发射激光束的光发射装置、盛放待测样品的样品池、探测装置以及用以分析散射光能分布数据并得出被测样品的粒度分布结果的数据分析和输出设备；所述样品池放置有入射窗口玻璃2和出射窗口玻璃4，入射窗口玻璃2和出射窗口玻璃4之间间隔有距离，入射窗口玻璃2和出射窗口玻璃4相互平行；所述光发射装置发射的激光束1照射在入射窗口玻璃2上；所述盛放待测样品的样品池放置在仪器的检测区域内；所述入射窗口玻璃2和出射窗口玻璃4的法线12、13与光发射装置的主光轴9之间有一个倾斜角；所述光发射装置是只发出一束激光束的装置；探测装置包括有一个以上的前向探测器14和一个以上的后向探测器15，所述前向探测器14置于光发射装置的主光轴9的上方，后向探测器置15于光发射装置的主光轴9的下方。所述光发射装置是能发出垂直于散射面的偏振激光束的装置。所述倾斜角的角度范围是0°到90°。所述入射窗口玻璃2和出射窗口玻璃4为平板玻璃，其截面为长方形，所述倾斜角为 70°。本专利技术提出一种测量窗口斜置的光学结构，如附图3所示。在本结构中，入射窗口玻璃2和出射窗口玻璃4相互平行，其法线12和13相对于光学系统的主光轴9有一个倾斜角，该倾斜角的角度范围是0°到90° ；入射光线1只需一束。下面以水介质为例，说明本专利技术的工作原理及优势。当悬浮介质是水(实用中最常用的介质)时，窗口玻璃的倾斜角可以取70°，根据折射定律可以算出，唯一的入射光线 1沿着主光轴9方向入射，因此其入本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种激光粒度仪，包括有：用以发射激光束的光发射装置、盛放待测样品的样品池、探测装置以及用以分析散射光能分布数据并得出被测样品的粒度分布结果的数据分析和输出设备；所述样品池放置有入射窗口玻璃（２）和出射窗口玻璃（４），入射窗口玻璃（２）和出射窗口玻璃（４）之间间隔有距离，入射窗口玻璃（２）和出射窗口玻璃（４）相互平行；所述光发射装置发射的激光束（１）照射在入射窗口玻璃（２）上；所述盛放待测样品的样品池放置在仪器的检测区域内；其特征在于：所述入射窗口玻璃（２）和出射窗口玻璃（４）的法线（１２、１３）与光发射装置的主光轴（９）之间有一个倾斜角；所述光发射装置是只发出一束激光束的装置；探测装置包括有一个以上的前向探测器（１４）和一个以上的后向探测器（１５），所述前向探测器（１４）置于光发射装置的主光轴（９）的上方，后向探测器置（１５）于光发射装置的主光轴（９）的下方。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张福根，
申请(专利权)人：张福根，
类型：发明
国别省市：44