激光粒度儀主要依據(jù)Fraunhofer 衍射和Mie散射兩種光學(xué)理論。散射理論的研究開始于上一世紀(jì)的70年代。1871年，瑞利(Lord Rayleigh)首先提出了的瑞利散射定律，并用電子論的觀點(diǎn)解釋了光散射的本質(zhì)。瑞利散射定律的適用條件是散射體的尺寸要比光波波長小。1908年，米氏(G. Mie)通過電磁波的麥克斯韋方程，解出了一個(gè)關(guān)于光散射的嚴(yán)格數(shù)學(xué)解，得出了任意直徑、任意成分的均勻粒子的散射規(guī)律，這就是的米氏理論。1957年， H. C. Van de Hulst 出版了關(guān)于微小粒子光散射現(xiàn)象的專著，總結(jié)了粒子散射的普遍規(guī)律，受到科技界人士的廣泛注意，這本專著被認(rèn)為是光散射理論領(lǐng)域的經(jīng)典文獻(xiàn)。1969年，M . Kerker 系統(tǒng)論述了光及電磁波散射的一般規(guī)律，為散射理論的進(jìn)一步發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。1983年，C. F. Bo hren ，O. R. Huff man綜合前人的成果，又發(fā)表了關(guān)于微小粒子對(duì)光散射及吸收的一般規(guī)律，更全面地解釋了光的各種散射現(xiàn)象。至此，散射理論的體系建立起來了。

1976年J . Swit henbank 等人利用米氏理論在時(shí)( d為散射粒子的直徑，λ為光波波長)的近似式 ——夫瑯和費(fèi)(Franhofer)衍射理論發(fā)展了激光粒度儀，開辟了散射理論在計(jì)量測試中的又一新領(lǐng)域。由于光散射法適用范圍寬，測量時(shí)不受顆粒光學(xué)特性及電學(xué)特性參數(shù)的影響，因此在隨后的三十年時(shí)間內(nèi)已成為粒度計(jì)量中zui為重要的方式之一。

激光粒度儀的工作原理

當(dāng)光線通過不均勻介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生偏離其直線傳播方向的散射現(xiàn)象，它是由吸收、反射、折射、透射和衍射的共同作用引起的。散射光形式中包含有散射體大小、形狀、結(jié)構(gòu)以及成分、組成和濃度等信息。因此，利用光散射技術(shù)可以測量顆粒群的濃度分布與折射率大小，還可以測量顆粒群的尺寸分布。

由激光器(一般為He-Ne激光器或半導(dǎo)體激光器)發(fā)出的光束。經(jīng)空間濾波器和擴(kuò)束透鏡后，得到了一個(gè)平行單色光束，該光束照射到由分散系統(tǒng)傳輸過來的顆粒樣品后發(fā)生散射現(xiàn)象。研究表明，散射光的角度和顆粒直徑成反比，散射光強(qiáng)隨角度的增加呈對(duì)數(shù)衰減。這些散射光經(jīng)傅立葉透鏡后成像在排列有多環(huán)光電探測器的焦平面上。多環(huán)探測器上的中央探測器用來測定樣品的體積濃度，外圍探測器用來接收散射光的能量并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，而散射光的能量分布與顆粒粒度分布直接相關(guān)。通過接收和測量散射光的能量分布就可以反演得出顆粒的粒度分布特征。

激光粒度儀集成了激光技術(shù)、現(xiàn)代光電技術(shù)、電子技術(shù)、精密機(jī)械和計(jì)算機(jī)技術(shù)，具有測量速度快、動(dòng)態(tài)范圍大、操作簡便、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為*zui流行的粒度測試儀器。