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血液分析仪激光散射法的原理

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血液分析仪激光散射法的原理相关的论坛

  • 血细胞分析仪检测原理

    目前血细胞分析仪检测原理包括电学和光学两种,电学包括电阻抗法和射频电导法,光法包括激光散射法和分光光度法。电阻抗法根据Coulter原理及血细胞非传导的性质,以电解质溶液中悬浮的血细胞在通过计数小孔时引起的电阻变化进行检测为基础,进行血细胞计数和体积测定。当有细胞通过小孔时,由于电阻增加,于瞬间引起电压变化及通过脉冲。细胞体积越大,脉冲振幅越高,细胞数量越多,脉冲数量也越多。脉冲信号经过:放大、阈值调节、甄别、整形、计数而得出细胞技术结果。电阻抗法可准确量出细胞(或类似颗粒)的大小,是三分类血液分析仪的主要应用原理,并与光学检测原理组合应用于五分类血液分析仪中。激光散射法应用了流式细胞术检测原理及细胞通过激光束被照射时,产生与细胞特征相应的各种角度的散射光。对经信号检测器接受的散射光信息进行综合分析,即可准确区分正常类型的细胞。激光散射法在区别体积相同而类型不同的细胞特征时,比电阻抗法分群更加准确。故激光散射法已成为现代五分类血液分析仪的主要检测原理之一。射频电导法是用高频电磁探针渗入细胞膜脂质可测定细胞的导电性,提供细胞内部化学成分、细胞核和细胞质、颗粒成分等特征信息。射频电流是每秒变化大于10000次的高频交流电磁波,能够通过细胞壁。分光光度法是所有类型的血细胞分析仪检测血红蛋白的原理,它利用血红蛋白与溶血剂在特定波长下比色,吸光度的变化与液体中血红蛋白含量成比例。

  • 【原创】用激光散射法测量大颗粒时使用衍射理论的误差(专业知识普及文档)

    [img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=66310]用激光散射法测量大颗粒时使用衍射理论的误差[/url]文档为PDF格式,请用Acrobat Reader浏览相关链接:http://www.omec-tech.com/products-01-gs.html[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=66308]用激光散射法测量大颗粒时使用衍射理论的误差[/url]

  • 聊一聊激光散射

    由于场流分离仪FFF可以分析的样品种类繁多,既有溶解型的高分子材料,又有分散型的纳米-微米材料,因此,很难找到合适的标准物质来做标准曲线,特别是纳米-微米材料的标样,目前基本都是进口的,价格昂贵,限制了其使用,就不如采购动、静态激光散射检测器来的划算了。因此,激光散射仪器,几乎成了FFF的标准配置了。实际使用中,还是动态激光散射粒度仪/粒度检测器DLS应用更加广泛一些,而且,多数进口品牌的DLS仪器都可以估算分子量的,也是有参考意义的数据,因此更合算了。关于激光散射检测器MALS/DLS的原理,此处不再赘述,感兴趣的朋友可以参看我们相关的帖子,以及动、静态激光散射的相关资料、教材课本等。我们主要讨论的是,MALS/DLS在FFF上的应用,特别是与FFF仪器的在线直接联用的配置问题。为了是更广大的用户能够买得起、用得起FFF仪器,德国postnova公司不仅仅在其软件NovaFFF上下了很大功夫,使该软件在不带静态多角激光散射检测器MALS的情况下,就具有dn/dc值的输入与输出功能,从而方便了那些已经有了HPLC/GPC上的RI检测器的用户,使其无需再配置购买专用的、带dn/dc值输入输出功能及软件的RI检测器了,从而可以方便准确地测试和计算绝对分子量了。需要指出的是,虽然绝大多数HPLC仪器上的RI检测器使用的是红外波长的光源,在dn/dc值的测试的时候,是会产生一些误差的——MALS均使用可见光区的波长的光源,但是,针对不同的应用,这一误差也是不同的,大部分情况下,误差是可以接受的、可以容忍的,不是很大,呵呵。对于动态光散射DLS,postnova公司则专门开发了一款设备:PN9020型多功能标准化接口扩展板,用于将马尔文公司、美国布鲁克海文公司(brookheaven)的台式机的、在线的动态激光散射粒度仪/粒度检测器DLS,接入到我们postnova的各型场流仪当中,从而实现台式机的在线直接联用。其电路部分的信号传输路径是:从(手动或自动)进样器传输出来一路电信号给PN9020接口板,再通过这个接口板传输给Malvern的各型DLS台式机,或者是传输给布鲁克海文的在线DLS检测器,从而给其一个启动信号,使其纵坐标开始计时(保留时间)。目前,Malvern的多数激光粒度仪DLS都有了流动模式的软件了,因此使用较为方便;而brookheaven的在线DLS检测器,就更方便了,本身就有软件的,只是需要另开一个软件窗口。PN9020型接口板,极大地拓展了场流仪的应用客户群,使得许多已经有了台式DLS的客户,都可以再采购postnova的FFF仪器,而不必再另购一台在线的DLS了。不仅如此,在FFF上使用知名大厂家的DLS仪器,也保证了分析效果:由于我们主要的竞争对手,实际上是代理德国superon公司的AF4,因此才把他们自己的静态激光散射检测器接入到AF4中,并且采用了在90度角加一个动态发生器之类的机器就算是DLS的配置方案,表面上看似高大上,其实这个90度另加的动态DLS,肯定是远远赶不上Malvern和Brookheaven公司的专门的动态粒度仪/粒度检测器DLS的,这俩厂家的DLS,早就采用了先进的光纤技术了,而光纤技术在动态激光散射领域的应用效果,也即:灵敏度、稳定性,要远远好于竞争对手使用的光电二极管式取光。此外,专用的DLS,也具有更加强大的测试功能、计算功能。最后,Malvern和Brookheaven的DLS,是一台独立的仪器,跟静态光散射MALS无关的,既可以与MALS一起使用,也可以单独使用;反观竞争对手那边,在90度角上加动态,不仅仅性能大打折扣,而且使用也不方便、不灵活,静态MALS不开机,动态DLS使不了啊,呵呵。我们的主要竞争对手,总是“忽悠”客户采购他们的多角激光散射检测器外加90度角的动态,这样的配置,实际上对于许多搞纳米材料表征的用户来说,就是浪费钱了,因为基本用不上静态光散射MALS,但是又不得不买,因为没有静态MALS的主机,90度加动态的也就不可能有了。原本花较少钱就能解决的分析功能,不得不花很多钱来解决。[b]这背后的根本原因,就是竞争对手他们没有类似我们的PN9020型接口板的设备、无法接入别的厂家的或者是他们自己的DLS台式机!所以,归纳总结一下,竞争对手这种配置,不仅仅使得已经有了台式DLS仪器的用户无法发挥已有设备的用途以节省采购费用,还使得那些无需测试分析绝对分子量的用户也不得不购买静态光散射MALS !也就是说,甭管你测不测绝对分子量,只要你测纳米尺寸,你就得买在纳米尺寸测试方面基本用不上的静态光散射MALS,否则动态DLS也使不了。这等于是绑架了用户啊![/b]

  • 【原创】【第三届原创大赛】MS2000激光粒度分析仪在油田注水中的应用

    【原创】【第三届原创大赛】MS2000激光粒度分析仪在油田注水中的应用

    维权声明:本文为hongwei-tlm 原创作品,本作者与仪器信息网是该作品合法使用者,该作品暂不对外授权转载。其他任何网站、组织、单位或个人等将该作品在本站以外的任何媒体任何形式出现均属侵权违法行为,我们将追究法律责任。新用户,想得个新星奖不过分吧上传失败,只好放附件忘了许个愿:电脑双肩背包吧  一、前言  注水是维持油田高产稳产、提高采收率的重要措施。为充分利用水资源和达到环保要求,全面采用污水回注,是目前整个油田采用的主要的注水方式。由于注水中含有的悬浮物、机械杂质等,会造成地层堵塞,直接影响注水层的吸水能力,增加后期治理难度,降低油田的整体开发水平和经济效益。因此注水水质监测中对于悬浮固体的监测是尤为重要的,而悬浮固体粒径中值直接反映的是悬浮物的主要构成,其结果的准确直接影响注水的设计方案。  二、实验仪器  仪器系统的组成包括三部分:(图就不附了)  ① 主机(光学元件),标识为M a s t e r s izer 2000;主机用来收集测量样品内粒度大小的原始数据。  ② 附件(进样器)标识为Hydro 2000G;附件惟一的目的就是将样品分散混匀充分并传送到主机以便于测量。  ③ 计算机和Malvern测量软件。Malvern软件可定义、控制整个测量过程,并同时处理测量的粒度分布数据、显示结果并打印报告。  三、测量原理  激光衍射法,又称小角激光光散射法。原理见图1。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/09/201009161059_244595_2961690_3.jpg  图1. M a st e rs iz er 2000激光粒度仪原理图  激光粒度分析仪检测过程大致是,激光器发出的单色光,经光路变换为平面波的平行光,射向光路中间的透光样品池,分散在液体分散介质中的大小不同颗粒遇光发生不同角度的衍射、散射,衍射、散射后产生的光投向布置在不同方向的光信息接收器(检测器),经光电转换器将衍射、散射转换的信息传给微机进行处理,转化成粒子的分布信息。  四、激光粒度仪与以往的粒度分析方法的比较  激光粒度仪与以往的粒度分析方法各有特点,但后才的优势显而易见。其比较见表1。  表1 粒度分析方法的比较http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/09/201009161100_244596_2961690_3.jpg  激光粒度仪具有高精度、高效率、高自动化程度的显著优势,大大降低了劳动强度,提高了劳动效率,从样品预处理、测量到数据输出,只需3分钟。和传统方法相比,效率提高了几十倍。针对油田注水的现状,特引进了激光粒度分析仪并对其应用进行了研究,从仪器参数率定,样品重复性、平行性测定、误差分析,到对比实验以及新仪器产生的数据系列与传统资料的衔接回归问题。结果证明,MS2000激光粒度仪应用于塔里木油田注水水质监测悬浮固体粒径中值的分析是完全适宜的。  五、激光粒度仪在注水水质监测中的应用  在测量当中我们发现样品中的泡沫会对实验结果产生较大影响,严重降低实验数据的准确度。 见图2。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/09/201009161101_244597_2961690_3.jpg  1.泡沫的消除  根据激光粒度仪的使用说明可知,泡沫可以通过在循环分散剂的同时施加超声波来消除,然而在实际操作中,这种方法并不理想。因为在含有表面活性剂、防腐剂、杀菌剂、油等易起泡物质的污水中,产生的泡沫比较稳定,在超声波的作用下也只能相对地减少了泡沫的数量,降低了泡沫带来的部分影响。  在大量的实验中,我们发现用经过过滤的样品溶液做背景能够消除泡沫带来的影响,使用样品的滤液做背景时,由于是同一水质,在相同的条件(同温、同压、相同的搅拌速率)下起泡能力是相同的,所以,在测量时仪器会忽略掉样品中的产生泡沫,而只检测样品中悬浮固体颗粒的粒径。  图3是用蒸馏水和0.45um滤膜过滤后的水样做背景对同一样品进行测量得到的结果,可以看出,用0.45um滤膜过滤后的水样做背景很好地消除了泡沫产生的峰。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/09/201009161104_244598_2961690_3.jpg  2.验证  用经过0.45um滤膜过滤后的水样来代替蒸馏水做为背景不会对固体悬浮物的粒度分布造成影响,我们用标准粒子做了同样的实验,结果如图4:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/09/201009161105_244599_2961690_3.jpg  另外,因为我们在过滤时使用的滤膜的孔径为0.45微米,0.45微米以下的微小颗粒仍然会通过滤膜,存在于滤液中,从而在测量样品时将其当作背景忽略掉,也就是说仪器测量的是粒径在0.45微米以上的固体颗粒的分布情况,不过由于同一个样品在做悬浮固体含量时使用的也是这种滤膜,其测得的悬浮固体含量也是0.45微米以上的固体悬浮物的含量,两者正好符合 。  六、小结  1.用蒸馏水做背景来分析注水水质中悬浮固体粒径中值时,由于蒸馏水和回注污水的起泡能力不同,泡沫的影响无法消除。  2.用0.45um滤膜过滤后的水样做背景很好地消除了泡沫产生的峰,并且对测量结果不造成影响。  3.测量粒度时忽略了0.45微米以下的固体颗粒,而在做悬浮固体含量时也是测量了0.45微米以上的固体悬浮物的含量,两者正好吻合,反映的是回注污水中0.45微米以上的固体悬浮物的含量及其粒度分布情况。

  • 国产同时采用β射线法和光散射法的PM2.5仪器面世

    [size=4]据创元科技宣称,其持股92%的子公司江苏苏净成功研制PM2.5环境监测仪器,该项产品具有国际先进技术水平。江苏苏净是唯一一家同时采用β射线法和光散射法两种监测技术的企业。β射线法是2012年2月29日国家发布的《环境空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量标准》中规定的自动分析方法之一;光散射法是国家卫生部认可的粉尘测试方法,在欧盟国家的环境监测中普遍使用。[/size]

  • 场流与凝胶渗透色谱、激光散射和四毛细管粘度联用简介

    自场流分离仪诞生之时,聚合物、生物大分子材料等溶解型的样品就是场流仪的重要应用领域,并且与凝胶渗透色谱仪产生了一定的竞争关系。国外一些用户先后开发了场流仪FFF与凝胶渗透色谱仪GPC并联和串联使用的方法,取得了不错的效果。非对称流动场AF4、离心场CF3和热场TF3,均可与GPC并联使用,从而对同一样品分别进行FFF与GPC对比分析。通过增加两个或三个多通阀,实现并联流路。FFF与GPC串联,是更加独特的分析方法。例如:GPC与离心场CF3串联,配合激光散射检测器、粘度检测器,可以用GPC先分析样品是否含有支化样品,再将分离后的样品继续进入离心场,对含有支化样品的组分段,进行继续分离,可实现将流体力学体积相同的直链和支化的样品分离开来,并进一步检测绝对分子量、特性粘度等深度结构信息。随着GPC逐渐向多检测器型方向发展,场流仪也随之逐渐与激光散射检测器、四毛细管粘度检测器结合而成为多检测器型场流仪。postnova公司在2012年的德国慕尼黑生化分析仪器展览会上推出了全新的21角度激光散射检测器PN3621,该检测器拥有7度、12度和20度三个小角度,采用了立体取光等众多最先进技术,是目前市场上唯一的拥有7度小角的多角激光散射检测器!了解激光散射检测原理的人都知道,散射取光角度越小,则对大、超大分子量的样品,具有极佳的灵敏度和响应。而场流分离仪恰恰是在超大分子量样品测试方面具有更好的分离分析能力。因此,7度小角与多角外推共同组成了几近完美的在线激光散射检测器,成为了场流仪的“最佳搭档”。需要指出的是,由于一般的示差折光检测器RI样品池不能承受反压/背压,因此,如果在多检测器GPC/多检测器FFF仪器上简单地采用串联方式连接三、四个检测器,那么此时RI检测器需要放在最后的位置上以避免反压,这样就产生了一个问题:多个检测器的样品池的总的死体积已经接近了进样量——分析型仪器多数采用200微升的最大进样量,从而造成了在GPC柱子上/场流分离通道上已经被分离的样品组分,在检测器样品池内再次发生混合,延迟了流出并进入下一个样品池的时间,造成了RI检测器的分子量分布数据变宽,也就是说,分子量分布数据失真。在此情况下,正确方法是:1 采用能承受反压的RI检测器,这个有难度,于是一般采用第二种方法;2 采用多检测器并联技术:激光散射、粘度等定性的检测器单独走一路流路,而示差RI则走另一路流路。并且,从GPC柱子/FFF分离通道流出后的样品,被平均分成两路,平均分配是通过三通阀和相同长度的两根流路管来实现的——即:两路流路的长度相同,则压降相同,于是就被平均分配成两路了。再分别标定各个检测器以准确计算各个数据即可。目前市场上的多检测器GPC中,只有马尔文 VISCOTEK 公司的M270系列多检测器GPC采用了正确的并联方式、M302/305系列GPC采用了可承受反压的RI 检测器,从而实现三检测器按照:激光散射LS-示差RI-粘度IV 的顺序布置。这样做,就不会因为多检测器联用而影响分子量分布数据的真实性。postnova的场流仪在结合多检测器技术的时候,也可以采用并联技术以保证分子量分布数据的准确性,并且为客户提供最佳的技术服务。希望广大用户不要被一些厂家的片面宣传所迷惑,不论是GPC还是场流仪,还是要找一些专业书籍以深入学习相关分析知识,如:高分子物理教材、仪器分析教材等等。我们也会充分利用仪器信息网及论坛这个平台,为大家深入、详细地介绍FFF/GPC及多检测器技术的,也请大家畅所欲言,我们一定有问必答。

  • Postnova推出脱机的和在线-脱机两用的21角度静态激光散射仪

    如题,在PN3621型21角度激光散射检测器的基础之上,德国Postnova分析仪器公司推出了完全脱机型、脱机-在线两用型21角度激光散射仪!即日起,我们上海积利科学仪器有限公司将为国内用户提供这两款静态激光散射仪产品。并且,现有客户的已经装机了的PN3621型在线MALS检测器,也可以升级为在线-脱机两用型激光散射仪,但是需要另付费。

  • 激光散射信号光谱分析

    我用的是532的激光,用的样品是湖泊里的水,在探测散射信号是的发现:552nm,510nm有峰值.在386nm附近和436nm附近有峰值,不知道原因.另外一幅在313nm,336nm也不知道原因.请大家讨论以下.

  • 【分享】激光粒度分析仪

    [size=6][b]激光粒度分析仪[/b][/size]   光在传播中,波前受到与波长尺度相当的隙孔或颗粒的限制,以受限波前处各元波为源的发射在空间干涉而产生衍射和散射,衍射和散射的光能的空间(角度)分布与光波波长和隙孔或颗粒的尺度有关。用激光做光源,光为波长一定的单色光后,衍射和散射的光能的空间(角度)分布就只与粒径有关。对颗粒群的衍射,各颗粒级的多少决定着对应各特定角处获得的光能量的大小,各特定角光能量在总光能量中的比例,应反映着各颗粒级的分布丰度。按照这一思路可建立表征粒度级丰度与各特定角处获取的光能量的数学物理模型,进而研制仪器,测量光能,由特定角度测得的光能与总光能的比较推出颗粒群相应粒径级的丰度比例量。

  • 济南微纳受邀参加《粒度分析动态光散射法》国家标准宣贯会

    济南微纳受邀参加《粒度分析动态光散射法》国家标准宣贯会我国在纳米材料相关基础标准已发布实施多项,新技术转化的标准的宣贯工作迫在眉睫,为提高科研技术人员的研究分析能力,相互交流研究心得,同时为执行标准做好充分的准备,北京粉体技术协会、全国颗粒表征与分检及筛网标准化技术委员会、全国纳米技术标准化技术委员会于2013年11月26日在北京国家纳米科学中心联合举办纳米测试标准系列讲座。作为中国颗粒测试技术的领航者的济南微纳颗粒仪器股份有限公司,被选为系列宣贯的第一讲。与会期间我司陈栋章总工将进行《粒度分析动态光散射法》GB/T 29022-2012/ISO 22412:2008的讲座。欢迎业内广大新老客户及关系单位届时参与此次盛会。济南微纳受邀参加此次会议力验证评定,是国家权威部门对微纳多年来不懈努力所取得成绩的认可。济南微纳将不负所望,秉承自身作为中国颗粒测试技术的领航者的职责,为广大用户提供优异的仪器与满意的服务,继续为中国粒度测试技术赶超世界一流水平做出不懈努力。微纳仪器http://www.jnwinner.com

  • 激光粒度仪主要类型

    [font=微软雅黑][size=10.5pt][color=#333333]激光粒度仪是通过颗粒的衍射或散射光的空间分布(散射谱)来分析颗粒大小的仪器,采用Furanhofer衍射及Mie散射理论,测试过程不受温度变化、介质黏度,试样密度及表面状态等诸多因素的影响,只要将待测样品均匀地展现于激光束中,即可获得准确的测试结果。主要应用于建材、化工、冶金、能源、食品、电子、地质、军工、航空航天、机械、高校、实验室,研究机构等领域。[/color][/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5pt][color=#333333]激光粒度仪主要类型:[/color][/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5pt][color=#333333]1.静态激光[/color][/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5pt][color=#333333]  能谱是稳定的空间分布。主要适用于微米级颗粒的测试,经过改进也可将测量下限扩展到几十纳米。[/color][/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5pt][color=#333333]2.动态激光[/color][/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5pt][color=#333333]  根据颗粒布朗运动的快慢,通过检测某一个或二个散射角的动态光散射信号分析纳米颗粒大小,能谱是随时间高速变化。动态光散射原理的粒度仪仅适用于纳米级颗粒的测试。[/color][/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5pt][color=#333333]3.光透沉降[/color][/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5pt][color=#333333]  通常所说激光粒度仪是指衍射和散射原理的粒度仪,光透沉降仪,依据的原理是斯托克斯沉降定律而不是激光衍射/散射原理,因此这类仪器不能称作激光粒度仪。[/color][/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5pt][color=#333333]  在以往的粒度分析技术方法中,通常采用筛分或沉降法。常用的沉降法存在检测速度慢(特别是小颗粒)、重复性差、非球形颗粒误差大、不适用于混合物料(即颗粒的比重必须一致才能更准确)、动态范围较窄等缺点。激光衍射法的发明,彻底克服了沉降法的缺点,大大降低了劳动强度,加快了样品检测速度(从半小时到一分钟)。[/color][/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5pt][color=#333333]  激光衍射法测量颗粒大小的依据是:小颗粒对激光的散射角较大,大颗粒对激光的散射角较小。通过测量散射角,可以计算出颗粒的尺寸。光学理论是以迈克尔斯理论和弗朗霍夫理论为基础的。[/color][/size][/font]

  • 上海通微分析技术有限公司的蒸发光散射检测器其性能如何?

    1、上海通微分析技术有限公司的蒸发光散射检测器其性能如何,国外有在使用的版友吗,能不能分享一下使用心得?2、你觉得蒸发光散射检测器的关键性参数有哪些?工作原理◆雾化: 液体流动相在载气压力的作用下在雾化室内转变成细小的液滴,从而使溶剂更易于蒸发。液滴的大小和均匀性是保证检测器的灵敏度和重复性的重要因素。优良的蒸发光散射检测器,通过对气压和温度的精确控制,确保在雾化室内形成一个较窄的液滴尺寸分布,使液滴蒸发所需要的温度大大降低。◆蒸发: 载气把液滴从雾化室运送到漂移管进行蒸发。在漂移管中,溶剂被除去,留下微粒或纯溶质的小滴。某些蒸发光散射检测器采用低温蒸发模式,维持了颗粒的均匀性,对半挥发性物质和热敏性化合物同样具有较好的灵敏度。◆检测: 光源采用650nm激光,溶质颗粒从漂移管出来后进入光检测池,并穿过激光光束。被溶质颗粒散射的光通过光电倍增管进行收集。溶质颗粒在进入光检测池时被辅助载气所包封,避免溶质在检测池内的分散和沉淀在壁上,极大增强了检测灵敏度并极大地降低了检测池表面的污染。

  • 当代激光颗粒分析技术的进展与应用

    当代激光颗粒分析技术的进展与应用

    当代激光颗粒分析技术的进展与应用任 中 京( 济南微纳颗粒仪器股份有限公司 济南 250022)摘 要:简要介绍了当代激光颗粒分析技术的最新主要的进展。内容涉及测试原理的发展、仪器结构的改进、数据处理技术的突破、多次散射的处理、样品分散系统的多样化、颗粒形状对测试的影响、颗粒散射模型、工业在线应用等一系列理论和应用问题。关键词:激光,粉体,颗粒,散射,测试1 前言著名物理学家费曼曾说: 假如由于某种大灾难,所有的科学知识都丢失了,只有一句话传给下一代,那么怎样才能用最少的词汇来表达最多的信息呢? 我相信这句话是原子的假设,所有的物体都是用原子构成的 。”可见物质组成在人类文明中具有多么重要的意义。20 世纪,人们对于宏观与微观的物理世界已经有了相当深入的了解,但是对于微观粒子到宏观物体之间的大量物理现象却知之甚少。颗粒正是二者之间的中介物。如大颗粒主要表现为固体特性。随着颗粒变小,流动性明显增强,很像液体;颗粒进一步变小,它将像气体一样到处飞扬了;颗粒尺度再小,它的表面积则迅速增大,表面的分子所处状态与大颗粒完全不同,颗粒的性质将发生突变,显示出某些令人震惊的量子特性! 现在, 世界上许多优秀的科学家正在这个介观领域辛勤耕耘,大量具有特殊性能的材料将在这一领域诞生。导致颗粒性质发生如此变化的第一特征是它的大小。颗粒大小在人们的生活和生产中也非常重要。如水泥颗粒磨细些,水泥早期强度将明显提高;药品粒度越细,人体对它的吸收越好;磁性记录材料越细,存储密度越高。这样的例子不胜枚举。因此,颗粒超细化已经成为提高材料性能的重要手段。颗粒大小测定受到人们重视也就不足为奇了。人们为了测定颗粒大小,几乎采用了可以想到的一切办法。由于篇幅所限,本文只介绍激光颗粒分析技术的概况。2 激光怎样测量颗粒大小激光测量颗粒大小的方法有多种,其中包括光散射、光衍射、多普勒效应、光子相关谱、光透法、消光法、光计数器、全息照相等,本文所说的激光颗粒分析专指通过检测颗粒群的散射谱分布,分析其大小及分布的激光散射( 衍射) 颗粒分析技术。众所周知,一束平行激光照射在颗粒上,将发生著名的夫琅禾费衍射,使用傅里叶变换透镜汇集衍射光,在透镜后焦面可得到此颗粒的衍射谱。如果颗粒是球体,则衍射谱是著名的Airy 图形,中心的Airy 斑直径与颗粒直径成反比。若将一同心环阵光电探测器置于后焦面用于衍射谱的检测,再配以信号处理系统, 即构成基本的激光衍射颗粒分析系统 (见图1) 。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/12/201512221524_579009_3049057_3.jpg当光束中无颗粒存在时,光会聚在探测器中心; 当小颗粒进入光束时, 探测器的光强分布较宽;当大颗粒进入光束时,探测器光强分布较窄。如果进入光束检测区的是具有一定粒度分布的颗粒群, 则探测器的输出为全部颗粒衍射谱的线性叠加,使用反演技术可根据衍射谱反求被测颗粒群的粒度分布 。激光衍射颗粒分析系统适用于粒度大于激光波长很多的颗粒,测量范围大约在6Lm 以上,测量上限决定于透镜焦距,已知最大可测到2000Lm.激光颗粒分析系统的优点是非常突出的,其中包括(1) 测量速度快,其他方法无法比拟;(2)测量过程自动化程度高,不受人为因素干扰,准确可靠;(3)衍射谱仅与颗粒大小有关,与颗粒的物理化学性质无关,因此适用面极广。3 从衍射到散射使用衍射原理的激光颗粒分析系统的主要缺点是在小颗粒范围测量误差很大,特别是无法测量亚微米颗粒的大小。随着颗粒技术的进步,颗粒粒度迅速向超细发展,夫琅禾费衍射已不能满足测试要求,必需采用更精确的Mie 理论。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/12/201512221525_579010_3049057_3.jpgMie 散射理论是球形颗粒对单色光的散射场分布的严格解析解。夫琅禾费衍射是Mie 散射理论在特定条件下的近似。Mie 散射理论指出,当颗粒直径比入射光波长小得多时,颗粒的前向散射与后向散射场分布对称;当颗粒直径与入射光波长近似时,前向散射比后向散射强,且散射场关于入射光轴呈周期分布;当颗粒直径比入射光波长大得多时,颗粒将只有前向散射场,这正与夫琅禾费衍射理论一致(见图2) 。由此可见,Mie 散射理论比夫琅禾费衍射理论适用范围更广,更精确。为了适应小颗粒散射谱的测量,光路也发生了重大变化,原平行光路由会聚光路取代。颗粒样品由置于透镜前改为透镜之后,可接收的散射角达到70b。经改进的颗粒分析新光路测量范围从0.1um 至数百um,只要改变样品位置即可方便地调节测量范围,不必更换透镜 。至此,Mie 散射理论正式担当了颗粒分析的主角。4 多重散射激光散射颗粒分析在原理上要求被测颗粒无重叠随机分散在与光路垂直的同一平面内。但是这一要求在实际上很难做到,例如干粉从喷嘴喷出往往呈三维分布,前面的颗粒使平行激光发生散射,散射光遇到后面的颗粒再次散射,此过程经历多次,散射谱分布大大展宽,这种现象称为多重散射。可以证明,N 次散射光场的复振幅是单次散射光场的复振幅的N重卷积。颗粒分布得越厚,散射谱展宽越严重,颗粒分析结果将严重地向小颗粒偏移。为了抑制多重散射,人们曾采用了多种办法。我国学者分析了多重散射与颗粒浓度的关系,发现颗粒三维分布时仍存在最佳衍射浓度,在此浓度下,多重散射可以得到有效抑制。颗粒分布越厚,最佳衍射浓度则越小。在此理论指导下,我国研制的干粉激光颗粒分析仪,其测量结果可以同湿法激光颗粒分析仪相比。5 反演——追求真实的努力我们的测量对象很少有单一粒径的颗粒集合,往往是有一定粒度分布的颗粒群。我们所测得的谱分布是由颗粒分布函数为权重的颗粒散射谱分布对所有粒径的积分。在颗粒分析中的反演运算即通过所测谱分布反求粒度分布(颗粒的散射谱分布作为理论已知)。反演正确与否直接关系到此技术的成败。本文不想全面论述反演技术,只简要介绍两种反演思路。流行的一种方法是先假定被测颗粒粒度服从某种分布函数( 如正态分布、对数正态分布、R - R 分布等,然后叠代求取分布参数。如果预先的假定是错的,那么反演结果必错。怎样才能获得真实可靠的结果呢? 我国研究人员发展了一种无约束自由拟合反演技术,即对粒度分布函数不作任何约束,令每一权重因子独立地逼近最佳值。此技术已在仪器上应用并取得良好效果,提高了颗粒大小分辨率,保证了反演结果的真实可靠性。此技术在其他场合也有应用价值。6 大小与形状有关吗?通常认为物体的大小与物体的形状是互不相关的两个概念。近期关于颗粒学的研究表明,颗粒大小的表征不仅与颗粒形状有关,而且与颗粒测试的方法有关,这恐怕是人们预料不到的。以沉降法为例来说明。在重力场中,某非球形颗粒A 的最终沉降速度与另一同质球体B的最终沉降速度相同,则定义颗粒A 的粒径即为颗粒B 的球体直径,称为沉降粒径。二者实际体积并不相同。与此相反,体积相同的两颗粒,若形状不同,一为球体另一为非球体,则其沉降粒径也不同。由此看来颗粒大小与形状有关。与沉降法类似,激光散射法所测粒径也与形状有关。截面积相同的两颗粒,非球体的衍射谱比球体的谱宽。若用球体衍射谱度量非球体,则测试结果偏小。为了解决这种矛盾,我国学者引入椭圆颗粒衍射模型,即取非球体颗粒的最小外圆直径为长轴,取其最大内圆直径为短轴,所作椭圆即为该颗粒的椭圆模型。颗粒的球体模型发展到椭圆模型是颗粒学的一个进步,椭圆模型引入的实质就是承认颗粒大小与颗粒形状有关,并把形状因素引入大小度量的范畴。椭圆模型的引入,为激光颗粒分析用于非球形颗粒奠定了理论基础,并有效地提高了测量精度。7 从实验室到工业生产第一线事实上颗粒测试生产线早已需要一种颗粒在线检测设备。例如粉磨设备的主要功能是将原料磨细,因此颗粒大小就成为粉磨工艺的首要检测指标,但是无论是沉降法还是库尔特法,无论是图像法还是超声波法,均难担此重任。目前人们只能靠检测磨机负荷与监听磨机发出的声音来判断它的工作状态,至于产品粒度则需数小时一次间隔取样,到试验室分析,再返回现场调整磨机,由于检测不及时,导致产品过粗或过粉磨现象司空见惯,造成的浪费无法计算。现在,激光颗粒分析技术的出现与成熟,为颗粒在线测试提供了可能。激光颗粒分析技术除前面谈到的许多优点外,还有一些优点尚未引起人们的注意:(1)它可用于运动颗粒群的实时颗粒分析;(2)它不但适用于液体中的颗粒,也适用于气体中的颗粒。所有这些优点都注定了这种测试方法必定要在现代化的颗粒生产线担任在线粒度测试的主角。此技术在粉磨系统的应用必将改变磨机的控制模式,磨机将发挥出更大的潜力,能耗也将得到最大限度的节约。我国在气流粉碎机方面的粒度在线测控研究工作业已取得可喜的成果。预计不久,选粉、造粒、喷雾、干燥、结晶等许多工艺过程都将由激光颗粒分析仪担当在线分析的重任。到那时,此种技术的潜力才可得到较为充分的发挥。8 结束语激光颗粒分析技术的研究从70 年代起步,到今天才不过20 年的时间,它已经在测量精度、测量速度、分辨能力、动态检测能力等方面远远超过传统分析方法,在世界许多实验室与生产企业应用表现出无可比拟的优越性,越来越多的产品正在选择激光颗粒分析技术作为产品检验标准。此种

  • 激光粒度分析仪要注意哪些问题?

    激光粒度分析仪是一种常用的分析仪器,产品具有性能稳定、测量范围宽、可靠性高、维护简便等优点。用户在选购激光粒度仪过程中需要注意哪些问题呢?下面小编就来具体介绍一下激光粒度仪的选购要点,希望可以帮助用户更好的应用产品。激光粒度分析仪的选购要点1.粒度丈量范围:粒度范围宽,适合的应用广。不仅要看仪器所报出的范围,而是看超出主检测面积的小粒子散射(0.5μm)如何检测。最好的途径是全范围直接检测,这样才能保证本底扣除的一致性。不同方法的混合测试,再用计算机拟合成一张图谱,肯定带来误差。2.激光光源:一般选用2mW激光器,功率太小则散射光能量低,造成灵敏度低;另外,气体光源波是非,稳定性扰于固体光源。检测器:由于激光衍射光环半径越大,光强越弱,极易造成小粒子信/噪比降低而漏栓,所以对小粒子的分布检测能体现仪器的好坏。检测器的发展经历了圆形,半圆形和扇形几个阶段。3.通道数:在激光粒度分析仪中不象计数器中存在通道的概念,它实际为检测受光面积数,它有一个理念与实际的最优化值﹕偏少﹕接受的散射光不充分,正确度差﹕偏多﹕灵敏度太高,导致重现性差。4.是否使用完全的米氏理念:由于米氏光散理念非常复杂,数据处理量大,所以有些厂家忽略颗粒本身折光和吸收等光学性质,采用近似的米氏理论,造成适用范围受限制,漏检几率增大等题目。5.正确性和重复指标:越高越好。采用NIST标准粒子检测。

  • 【资料】激光动态光散射仪操作手册

    一、动态光散射仪的工作原理 动态光散射技术(dynamiclightscattering,DLS)是指通过测量样品散射光强度起伏的变化来得出样品颗粒大小信息的一种技术。之所以称为“动态”是因为样品中的分子不停地做布朗运动,正是这种运动使散射光产生多普勒频移。动态光散射技术的工作原理可以简述为以下几个步骤:首先根据散射光的变化,即多普勒频移测得溶液中分子的扩散系数D,再由D=KT/6πηr可求出分子的流体动力学半径r,(式中K为玻尔兹曼常数,T为绝对温度,η为溶液的粘滞系数),根据已有的分子半径-分子量模型,就可以算出分子量的大小。 光在传播时若碰到颗粒,一部分光会被吸收,一部分会被散射掉。如果分子静止不动,散射光发生弹性散射时,能量频率均不变。但由于分子不停地在做杂乱无章的布朗运动,所以,当产生散射光的分子朝向监测器运动时,相当于把散射的光子往监测器送了一段距离,使光子较分子静止时产生的散射光要早到达监测器,也就是在监测器看来散射光的频率增高了;如果产生散射的分子逆向监测器运动,相当于把散射光子往远离监测器的方向拉了一把,结果使散射光的频率降低。日常生活中,但我们听到救护车由远而近时,声音的频率越来越高,也是同样的道理。实际上我们可以根据声音频率变化的快慢来判断救护车运动的速度。 光散射技术就是根据这种微小的频率变化来测量溶液中分子的扩散速度。由D=KT/6πηr可知,当扩散速度一定时,由于实验时溶剂一定,温度是确定的,所以扩散的快慢只与流体动力学半径有关。蛋白质多方面的性质都直接和它的大小相关。因此,光散射广泛应用与蛋白质及其它大分子的理化性质研究。

  • 什么是激光粒度仪测量中的重复散射现象?

    激光粒度仪测量是接收和识别颗粒对激光造成的散射光来实现的,复散射现象是散射光在传播过程中又遇到其他颗粒并二次或多次散射的现象。 根据米氏散射理论,一定粒径的颗粒产生固定角度的散射光,直接接收和识别这些散射光将得到与之对应的、准确的颗粒直径。如果接收和识别的是复散射光信号,将得到错误的结果,同时降低系数的分辨力。将悬浮颗粒的浓度控制在系统允许的最佳范围内,复散射现象可以将至最低。一般的,粒度分布测量是通过系统识别和接收光信号来实现的。而光型号的强弱又是悬浮液中的颗粒个数决定的。激光粒度仪测试中,悬浮液中颗粒浓度越高,散射光信号越强,但随之而来的复散射现象同时加剧,影响测量结果;反之悬浮液中的颗粒浓度越低,虽然复现象得到缓解,但信噪比下降,所以粒度分布测量过程中合适的颗粒浓度很重要。合理控制浓度,也会会控制复散射现象。在激光粒度的测试中,软件的修正也是非常重要。微纳独创的无约束自由拟合技术,不受任何函数限制,可真实反映颗粒的分布状态。针对激光粒度仪测量中的复散射,软件也可以根据测试样品的浓度对复散射现象进行修正,以达到最准确的测试结果。

  • 基于动态光散射原理的纳米粒度仪的研制

    基于动态光散射原理的纳米粒度仪的研制

    基于动态光散射原理的纳米粒度仪的研制任中京, 陈栋章 (济南微纳颗粒技术有限公司, 济南)摘要:介绍了基于动态光散射原理的纳米粒度仪的工作原理和设计, 重点讲述了我公司自研制的CR128数字相关器的设计原理与性能特点, 以及利用该器件成功研制出的winner801光子相关纳米粒度仪的特性。关键词.. 纳米粒度仪;动态光散射(DLS);光子相关谱(PCS);数字相关器纳米颗粒的尺度一般在1-100nm之间, 是介于原子、分子和固体体相之间的物质状态。由于纳米颗粒具有尺寸小、比表面积大和量子尺寸效应, 使它具有不同于常规固体的新特性。在纳米态下, 颗粒尺寸更是对其性质有着强烈的影响, 纳米材料的粒度大小是衡量纳米材料最重要的参数之一。而常规的基于静态光散射原理的激光粒度仪的测量下限己接近极限, 但仍旧不能对纳米颗粒的粒度测试得出理想的结果甚至无能为力。光子相关光谱(Photon Correlation Spectroscopy,简称PCS)法已被证明是一种适于测量纳米及亚微米颗粒粒度的有效方法。PCS技术也成为动态光散射(Dynamic Light Scattering, 简称DLS) 技术, 主要是研究散射光在某一固定空间位置的涨落现象。其颗粒粒度测量原理建立在颗粒的布朗运动基础之上。由于颗粒的布朗运动, 一定角度下的散射光强将相对于某一平均值随机涨落。PCS技术就是通过这种涨落变化的快慢间接地得到相关颗粒粒度的信息。1 动态光散射基本原理基于动态光散射原理的颗粒粒度测试基本原理如图1.1所示。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/05/201305281054_441893_388_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/05/201305281054_441894_388_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/05/201305281054_441895_388_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/05/201305281054_441897_388_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/05/201305281054_441898_388_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/05/201305281054_441899_388_3.jpg最后再对四路基线求其平均值用于数据分析, 以免突变的光强引起光强自相关函数发生畸变。在如上的算法的基础上, 我们所研制的C R 12 8 数字相关器采用F PG A 技术, 以硬件方式实现。如图2 .1所示, 主要由取样时间发生器、取样时间、光子计数器、12 8 相关运算模块、基线运算模块、相关数据存储器、数据输出及控制电路组成。其工作原理为:选取适当的取样时间, 并在该时间段内将输入的光子数连续计数, 并将计数结果进行128 路自相关运算及基线

  • 转帖]如何判断和选择激光粒度分析仪?

    判断激光粒度分析仪的优劣,主要看其以下几个方面:1.粒度测量范围:粒度范围宽,适合的应用广。但不仅要看其仪器所报出的范围,而是看超出主检测器面积的小粒子散射(0.5µ m)如何检测。2.激光光源:一般选用2mW激光器,功率太小则散射光能量低,造成灵敏度低;另外,气体光源波长短,稳定性优于固体光源。3.检测器:因为激光衍射光环半径越大,光强越弱,极易造成小粒子信/噪比降低而漏检,所以对小粒子的分布检测能体现仪器的好坏。MS2000 检测器: 专利非均匀交叉排列三维扇形检测系统, 实际分辨率最高, 无信号盲区. 相当于环形或十字星形排列的175个, 半圆形排列的93个. 使检测角达135度。*通道数: 实际为检测器受光面积数。它有一个理论与实际的最优化值:- 偏少:接受的散射光不充分,准确度差 - 偏多:灵敏度太高, 导致重现性差。MS 2000 每秒采样1000次, 测量时间仅2秒(2000次结果平均), 可使得准确性和重复性最优化。4.是否使用完全的米氏理论:因为米氏光散射理论非常复杂,数据处理量大,所以有些厂家采用近似的米氏理论,造成适用范围受限制,漏检几率增大等问题。5.准确性和重复性指标: 越高越好。6.稳定性:仪器的稳定性包括光路的稳定性和分散系统的稳定性和受周围环境的影响。一般来讲选用气体激光器,使用光学平台,有助于光路的稳定。内部发热部件(如50瓦的钨灯)将影响光路周围环境。7.扫描速度:扫描速度快可提高数据准确性和重复性,稳定性8.可自动对中,无需更换镜头,可自动校正。9.使用和维护的简便性: 10.是否符合国际标准。 ISO 13320 是对激光粒度分析仪的基本要求。但有些厂家基于己方利润的考虑,仍不按照该标准执行。11.分散器:湿法:是否具有超声和搅拌分散功能,超声功率和搅拌速度是否连续可调。干法:是否密闭式测量,样品是否容易分散?如果不是,是否选择了喷射式分散器?这是保证样品能够充分分散后得到真实分析结果的前提。

  • PM2.5光散射法测量得到的数浓度转化为质量浓度的准确性?

    目前,在线监测PM2.5的方法除了振荡天平法、贝塔射线法之外,还有光散射法。但光散射法,多用于气象部门,在环境监测部门用得不多。原因在与该方法测出来的数浓度,而环保部门要求的是质量浓度。 也有一些厂商推出了基于光散射法的PM2.5监测仪器,把得到的数浓度转化为质量浓度,这个转换后得出的数值准确吗?为什么? 有没有了解的人来指导下?

  • 光的散射与激光浊度仪

    【作者】: 【题名】: 光的散射与激光浊度仪【期刊】:【年、卷、期、起止页码】:【全文链接】:https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DXWL199307015.htm

  • 【推荐】判断和选择激光粒度分析仪注意事项

    1.粒度测量范围:粒度范围宽,适合的应用广。但不仅要看其仪器所报出的范围,而是看超出主检测器面积的小粒子散射(0.5—micro m)如何检测。   2.激光光源:一般选用2mW激光器,功率太小则散射光能量低,造成灵敏度低;另外,气体光源波长短,稳定性优于固体光源。 3.检测器:因为激光衍射光环半径越大,光强越弱,极易造成小粒子信/噪比降低而漏检,所以对小粒子的分布检测能体现仪器的好坏。 MS2000 检测器: 专利非均匀交叉排列三维扇形检测系统, 实际分辨率最高, 无信号盲区. 相当于环形或十字星形排列的175个, 半圆形排列的93个. 使检测角达135度。 *通道数: 实际为检测器受光面积数。它有一个理论与实际的最优化值: - 偏少:接受的散射光不充分,准确度差; - 偏多:灵敏度太高, 导致重现性差。 MS 2000 每秒采样1000次, 测量时间仅2秒(2000次结果平均), 可使得准确性和重复性最优化。 4.是否使用完全的米氏理论:因为米氏光散射理论非常复杂,数据处理量大,所以有些厂家采用近似的米氏理论,造成适用范围受限制,漏检几率增大等问题。 5.准确性和重复性指标: 越高越好。 6.稳定性:仪器的稳定性包括光路的稳定性和分散系统的稳定性和受周围环境的影响。一般来讲选用气体激光器,使用光学平台,有助于光路的稳定。内部发热部件(如50瓦的钨灯)将影响光路周围环境。 7.扫描速度:扫描速度快可提高数据准确性和重复性,稳定性 8.可自动对中,无需更换镜头,可自动校正。 9.使用和维护的简便性: 10.是否符合国际标准。 ISO 13320 是对激光粒度分析仪的基本要求。但有些厂家基于己方利润的考虑,仍不按照该标准执行。 11.分散器: 湿法:是否具有超声和搅拌分散功能,超声功率和搅拌速度是否连续可调。 干法:是否密闭式测量,样品是否容易分散?如果不是,是否选择了喷射式分散器? 这是保证样品能够充分分散后得到真实分析结果的前提。

  • 激光粒度仪

    激光粒度仪粒度仪是用物理的方法测试固体颗粒的大小和分布的一种仪器。根据测试原理的不同分为沉降式粒度仪、沉降天平、激光粒度仪、光学颗粒计数器、电阻式颗粒计数器、颗粒图像分析仪等。激光粒度仪是通过激光散射的方法来测量悬浮液,乳液和粉末样品颗粒分布的多用途仪器。具有测试范围宽、测试速度快、结果准确可靠、重复性好、操作简便等突出特点,是集激光技术、计算机技术、光电子技术于一体的新一代粒度测试仪器。激光粒度仪的光学结构·  激光粒度仪的光路由发射、接受和测量窗口等三部分组成。发射部分由光源和光束处理器件组成,主要是为仪器提供单色的平行光作为照明光。接收器是仪器光学结构的关键。测量窗口主要是让被测样品在完全分散的悬浮状态下通过测量区,以便仪器获得样品的粒度信息。激光粒度仪的原理·  激光粒度仪是根据颗粒能使激光产生散射这一物理现象测试粒度分布的。由于激光具有很好的单色性和极强的方向性,所以在没有阻碍的无限空间中激光将会照射到无穷远的地方,并且在传播过程中很少有发散的现象。  米氏散射理论表明,当光束遇到颗粒阻挡时,一部分光将发生散射现象,散射光的传播方向将与主光束的传播方向形成一个夹角θ,θ角的大小与颗粒的大小有关,颗粒越大,产生的散射光的θ角就越小;颗粒越小,产生的散射光的θ角就越大。即小角度(θ)的散射光是有大颗粒引起的;大角度(θ1)的散射光是由小颗粒引起的。进一步研究表明,散射光的强度代表该[font=

  • 纳米分辨率高精度激光衍射法在碳纤维细丝直径测量中的应用

    纳米分辨率高精度激光衍射法在碳纤维细丝直径测量中的应用

    [align=left][b][color=#339999]摘要:碳纤维单丝热膨胀系数是碳纤维复合材料设计、生产与可靠性和寿命评估的重要参数,本文针对单丝径向高温热膨胀系数测试这一难题提出了相应的解决方案。解决方案的核心内容是基于激光衍射法和高温辐射加热,并采用衍射轮廓拟合技术以及相应的校准、真空温度控制等技术,可实现几个纳米的测量分辨率。此解决方案不仅可以测量各种粗细单丝的直径及其热膨胀,还可以拓展应用于细丝的直径分布、截面形状和径向热膨胀测量。[/color][/b][/align][align=center][size=16px] [img=碳纤维单丝径向高温热膨胀系数激光衍射法测试解决方案,600,360]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/05/202305300838571272_2512_3221506_3.jpg!w690x414.jpg[/img]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/size][/align][size=18px][color=#339999][b]1. 项目背景[/b][/color][/size][size=16px] 随着碳纤维增强复合材料应用的扩大,其设计也变得越来越精密。温度变化引起的热应力是复合材料设计中需要考虑的重要因素之一,而碳纤维的热膨胀系数是控制热应力的基本物理性能值。另外,碳纤维的热膨胀系数不仅是复合材料设计中的重要参数,也是预测制造工艺、可靠性和寿命的重要参数。[/size][size=16px] 由于碳纤维一般具有很强的方向性,其热膨胀系数主要包括轴向和径向热膨胀系数。本文将针对1~10微米直径的碳纤维单丝,提出径向热膨胀系数测试方法,特别是提出高温下径向热膨胀系数测试的解决方案。[/size][size=18px][color=#339999][b]2. 激光衍射法测量原理[/b][/color][/size][size=16px] 在假设碳纤维单丝是直径均匀、截面积形状为圆形细丝的前提下,按照热膨胀系数的定义,碳纤维单丝高温热膨胀系数的测试可以归结为不同温度下单丝直径的测量问题,具体测试涉及到单丝温度和单丝直径的精确测量。[/size][size=16px] 对于微小细丝直径的测量,只能选择非接触光学测量方法。可选择的测试方法主要有显微镜观测法、光学投影法和激光衍射法,但由于碳纤维测试需要涉及到高温和真空环境,显微镜直接观察方法很难实现较高温度,而投影法则是无法达到纳米量级的测量精度,因此本项目将选择激光衍射法,以实现纳米精度的单丝直径测量。[/size][size=16px] 激光衍射测量原理如图1所示。单色激光垂直照射被测细丝后在焦平面上形成衍射图形,通过对图形参数等的测量,可准确测得细丝直径。[/size][align=center][size=16px][img=01.激光衍射线径测量原理图,550,329]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/05/202305300841272151_4630_3221506_3.jpg!w690x413.jpg[/img][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图1 激光衍射法细丝直径测量原理图[/b][/color][/size][/align][size=18px][color=#339999][b]3. 细丝径向热膨胀测量装置[/b][/color][/size][size=16px] 基于激光衍射法的细丝径向高温热膨胀系数测量装置结构如图2所示。整个测量装置包括水冷真空系统、样品装置、温控加热装置和激光衍射测量装置四部分。[/size][align=center][size=16px][img=02.单丝碳纤维高温径向热膨胀系数激光衍射法测量装置结构示意图,500,452]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/05/202305300841487917_7673_3221506_3.jpg!w690x625.jpg[/img][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图2 单丝碳纤维高温径向热膨胀系数激光衍射法测量装置结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px][color=#339999][b](1)水冷真空系统[/b][/color][/size][size=16px] 真空系统由水冷真空腔体内、真空泵和真空度控制系统构成。在整个高温测试过程中,需要对真空腔体抽真空,以便在整个高温测试过程中形成真空环境避免碳纤维细丝样品的氧化或烧断。真空腔体壁内通循环冷却水以对内部高温形成热防护。同时还需对循环冷却水温度和腔体内部真空度进行精密恒定控制,使得腔体温度和内部真空度所引起的腔体变形和光学窗口倾斜始终保持恒定和可重复。[/size][size=16px][color=#339999][b](2)样品装置[/b][/color][/size][size=16px] 采用悬空水平方式固定被测细丝碳纤维样品,细丝样品一端采用螺接压紧方式固定,另一端经过滑动装置采用砝码拉近,通过砝码重量提供的微小张力始终使细丝样品处于水平拉直状态。对于不同强度和粗细的碳纤维细丝,可通过更换砝码来提供不同的拉紧张力。[/size][size=16px][color=#339999][b](3)温控加热装置[/b][/color][/size][size=16px] 采用细管加热炉对整个样品进行辐射加热,测试过程中的温度变化按照步进台阶式形式变化,在每个设定点温度恒定后再进行激光衍射测量。这种加热方式的优点是用加热炉内的温度代替被测样品温度,由此可避免对细丝样品温度进行直接测量的困难性。[/size][size=16px][color=#339999][b](4)激光衍射测量装置[/b][/color][/size][size=16px] 激光衍射测量装置主要由激光源、衍射图像传感器和计算机图像分析系统组成。激光源和图像传感器分别水平布置在真空腔体的两侧,激光束垂直照射在被测细丝上,所形成的衍射图像由传感器接收。[/size][size=18px][color=#339999][b]4. 衍射轮廓的高精度测量[/b][/color][/size][size=16px] 细丝直径测量中采用激光衍射装置和图像传感器获得的衍射轮廓如图3所示。纤维直径根据测量衍射轮廓的第一个暗条纹之间距离,并由衍射公式计算获得。但如果直接采用图像传感器的固有位置分辨率,则只能获得10nm左右的直径测量分辨率,这显然无法获得足够高的直径变化检测精度。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=03.图像传感器衍射轮廓示意图,550,402]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/05/202305300842072248_1383_3221506_3.jpg!w690x505.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图3 图像传感器衍射轮廓示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 为进一步提高细丝直径测量的分辨率,本文提出了以下几方面具体措施:[/size][size=16px] (1)对图3所示的衍射轮廓进行细分,具体细分技术是对衍射轮廓曲线进行参数拟合,拟合中需考虑衍射光以及背景光强度,如光学元件和窗口的散射光以及样品在高温下发出的光。[/size][size=16px] (2)采用已知直径的细丝对成像物镜的焦距进行高精度标定,减小系统误差。[/size][size=16px] (3)在CCD 前增加滤光片,在成像物镜前增加一平行于衍射方向的长条状光阑。[/size][size=16px] 通过上述措施,可将激光衍射法细丝直径测量的分辨率提高到几个纳米范围内。[/size][size=18px][color=#339999][b]5. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 本文所述解决方案,除了可以实现1~10微米量级粗细的碳纤维单丝直径和热膨胀系数测试之外,还具备以下几方面的测试能力:[/size][size=16px] (1)本文所述解决方案在设计的同时,还同时考虑了碳纤维轴向方向上热膨胀系数测试功能的实现,即采用激光干涉法测试细丝样品在轴向方向上收缩和膨胀过程中的位移变化。在真空腔体形状和空间尺寸上都考虑了激光干涉法位移测量装置的布置,采用相同的加热和测温装置也可提供碳纤维细丝轴向热膨胀所需的温度变化和测量。[/size][size=16px] (2)由于具有几个纳米的超高分辨率,通过增加扫描装置,此解决方案可以用于碳纤维单丝外径分布和外径形状的测量。[/size][size=16px] (3)为各种粗细的线状材料外径测量提供了一种高精度的激光衍射测量方法,非接触光学测试方法和高温加热能力,也可推广应用到低温范围内的测试应用。[/size][align=center][color=#339999][b][/b][/color][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]~~~~~~~~~~~~~~~~~[/b][/color][/size][/align]

  • 【资料】美国麦奇克公司推出新型S3500SI激光粒度粒形分析仪

    【资料】美国麦奇克公司推出新型S3500SI激光粒度粒形分析仪

    美国麦奇克有限公司(Microtrac Inc.)是世界上最著名的激光应用技术研究和制造厂商,其先进的激光粒度分析仪已广泛应用于水泥,磨料、冶金、制药、电子、石化、陶瓷、涂料、炸药等领域,并成为众多行业制定的质量监测和控制的分析仪器,作为专业激光粒度分析仪的领航者,1959年与Bell实验室合作,成立Leeds&Northrup公司, 成功推出第一台商用激光粒度分析仪(Micortrac 型号 7991)。以研究开发见长的美国麦奇克公司,首家引进“非球形”颗粒校正因子,保证了测量的准确性。 美国麦奇克公司位于风景优美的美国佛罗里达州,致力于与全球各地的代理商精诚合作,用户遍及世界86个国家和地区,其旗下所有产品均已通过ISO9001质量标准认证,GMP标准认证,欧洲EMC标准认证等。公司总部设有服务平台,应用实验室,保证24小时回复用户咨询。在中国设有技术服务中心,并有专家定期巡回访问,为用户提供及时周到的服务。 美国麦奇克公司产品线齐全:Microtrac激光粒度分析仪——从纳米到毫米的全量程解决方案;S3500SI激光粒度粒形分析仪——一台仪器,两种技术;S3500系列激光粒度分析仪——湿法、干法、干湿两用;Bluewave系列激光粒度分析仪——湿法、干法、干湿两用;Nanotrac 系列纳米粒度分析仪——可实现在线纳米粒度检测;Zetatrac 纳米粒度及Zeta电位分析仪——同时对纳米粒度和Zeta电位进行检测;Aerotrac喷雾粒度分析仪。 很多时候,客户对产品进行颗粒度测量时,既希望得到粒度分布信息,同时也希望得到粒形粒径信息。尤其是一些对颗粒形状要求很高的应用领域,实际粒形对产品质量影响巨大,但传统设备只能解决其中一种问题。如今,美国麦奇克公司在其经典热销的S3500系列激光粒度分析仪的基础上,创新性的推出融合图像分析技术的新型S3500SI激光粒度粒形分析仪。一台仪器,两种技术!同时解决您的两大困扰!S3500SI激光粒度粒形分析仪技术指标:激光粒度测量范围:0.02-2800um基本型 湿法 0.70 ~ 1000 um 高端型 湿法 2.75 ~ 2800 um 标准型 湿法 0.25 ~ 1500 um 特殊型 湿法 0.09 ~ 1500 um 扩展型 湿法 0.02 ~ 2000 um 增强型 湿法 0.02 ~ 2800 um 图像测量范围:0.75-2000um光 源: 激光衍射:专利的三激光技术,采用三个3mW 780nm固体二极管激光器; 图像分析:高性能频闪LED;分析时间: 激光衍射:10-30秒; 图像分析:1 分钟;检测系统: 激光衍射:接受角度: 0.02-163°; 检 测 器:151个检测单元,以对数方式优化排列的高灵敏硅光电二极管; 信号采集:无需扫描,实时接受全量程散射光信号; 图像分析:像素5M,图像分辨率245[

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