激光粒度儀是利用顆粒對(duì)光的散射(衍射)現(xiàn)象測(cè)量顆粒大小的。即光在行進(jìn)過(guò)程中遇到顆粒(障礙物)時(shí),會(huì)有一部分偏離原來(lái)的傳播方向,顆粒尺寸越小,偏離量越大;顆粒尺寸越大,偏離量越小.散射現(xiàn)象可用嚴(yán)格的電磁波理論,
即Mie散射理論描述。當(dāng)顆粒尺寸較大(至少大于2倍波長(zhǎng)),并且只考慮小角散射(散射角小于5°)時(shí),散射光場(chǎng)也可用較簡(jiǎn)單的Fraunhoff衍射理。
激光粒度儀是根據(jù)顆粒能使激光產(chǎn)生散射這一物理現(xiàn)象測(cè)試粒度分布的。由于激光具有很好的單色性的方向性,所以在沒(méi)有阻礙的無(wú)限空間中激光將會(huì)照射到無(wú)窮遠(yuǎn)的地方,并且在傳播過(guò)程中很少有發(fā)散的現(xiàn)象。
米氏散射理論表明,當(dāng)光束遇到顆粒阻擋時(shí),一部分光將發(fā)生散射現(xiàn)象,散射光的傳播方向?qū)⑴c主光束的傳播方向形成一個(gè)夾角θ,θ角的大小與顆粒的大小有關(guān),顆粒越大,產(chǎn)生的散射光的θ角就越??;顆粒越小,產(chǎn)生的散射光的θ角就越大。即小角度(θ)的散射光是有大顆粒引起的;大角度(θ1)的散射光是由小顆粒引起的,如圖2所示。進(jìn)一步研究表明,散射光的強(qiáng)度代表該粒徑顆粒的數(shù)量。這樣,測(cè)量不同角度上的散射光的強(qiáng)度,就可以得到樣品的粒度分布了。
為了測(cè)量不同角度上的散射光的光強(qiáng),需要運(yùn)用光學(xué)手段對(duì)散射光進(jìn)行處理。我們?cè)诠馐械倪m當(dāng)?shù)奈恢蒙戏胖靡粋€(gè)富氏透鏡,在該富氏透鏡的后焦平面上放置一組多元光電探測(cè)器,不同角度的散射光通過(guò)富氏透鏡照射到多元光電探測(cè)器上時(shí),光信號(hào)將被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并傳輸?shù)诫娔X中,通過(guò)專(zhuān)用軟件對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理,就會(huì)準(zhǔn)確地得到粒度分布了。