动态光散射粒度仪,也称为动态光散射粒度分析仪是一种广泛应用于材料科学、生物科学、化学工程等领域的先进仪器。其工作原理主要基于颗粒在溶液或悬浮液中的布朗运动。当激光束照射到这些颗粒上时,颗粒会散射出光波。由于颗粒的布朗运动是随机的,且运动速度与颗粒的大小和媒介粘度有关,因此散射光的强度会随时间发生波动。通过检测这种光强波动,可以分析出颗粒的扩散系数,进而利用Stokes-Einstein公式计算出颗粒的粒径大小。
动态光散射粒度仪的结构特点:
1、精密的光学系统
激光器与偏振光束:动态光散射粒度仪使用的激光器能发出垂直偏振的相干光束,这是为了确保照射到颗粒上的光具有高度一致性和稳定性。
透镜与光阑:光束首先通过透镜1会聚到样品池的中心,而在散射光路上,透镜2将散射光会聚到光电探测器上,孔径光阑则调节进入探测器的光束大小,确保只有来自特定散射角的光被检测。
2、样品环境控制
样品池设计:样品池四周加有保温套,保持温度恒定,减少外部因素对颗粒布朗运动的影响,确保测量的准确性。
分散介质:样品池内盛有液体介质(如水或其他非腐蚀性液体),待测颗粒均匀分散其中,以便于观测其布朗运动。
3、光电转换与信号处理
光电探测器:透镜2将散射光聚集到光电探测器上,探测器将散射光信号转换成电信号。
相关器与计算机:电信号送入相关器进行自相关运算,获得自相关函数后,计算机利用反演算法计算出颗粒的粒度分布数据。
4、信号采集与数据处理
自相关函数:通过对电信号进行自相关运算,可以获得自相关函数,从而描述散射光强随机变化的统计特性。
粒度反演:计算机利用适当的反演算法处理自相关函数,最终得到颗粒数分布。