激光粒度分布儀是基于顆粒對光的散射原理

1、原理    激光粒度分布儀是基于顆粒對光的散射原理，即光與顆粒之間的相互作用以及顆粒對入射光的散射規(guī)律(Mie散射理論)實現(xiàn)對顆粒的粒度測試。普通物理中說，光在純凈的透明介質(zhì)中將沿直線傳播，但當介質(zhì)中存在顆粒、液滴或氣泡時光束將改變原來的傳播方向，而向四周散射。     當一束平行光照射到帶小孔的屏幕時，將在小孔的后面產(chǎn)生艾里斑，而艾里斑分布，與小孔的大小密切相關(guān)，孔徑大的所生成的艾里斑的第一個亮環(huán)靠近中心，孔徑小的所生成的艾里斑的第一個亮環(huán)遠離中心（=1.22/d），這就是著名的小孔衍射理論夫郎和費衍射理論。&#

2、160;   依據(jù)巴卑涅原理，光路中的顆粒、液滴或氣泡如同小孔一樣，符合夫郎和費衍射理論，但夫郎和費衍射理論只是Mie散射理論在顆粒粒徑遠遠大于入射光波長（d >>）的近似解，Mie理論則是對處于均勻介質(zhì)中的各向均勻同性的單個介質(zhì)球在單色平行光照射下的麥可斯韋方程邊界條件的嚴格數(shù)學解。隨著科技的進步，激光粒度儀是否完全采用Mie散射理論已成為一種標志。我公司的激光粒度儀就是完全建立在Mie散射理論的基礎上開發(fā)的。Mie散射理論    嚴格的光散射電磁場理論利用光的電磁波性質(zhì)，應用麥克斯韋方程對散射顆粒形成的邊界條件求解，可以得到各個

3、光散射物理量，但嚴格求解受諸多因素的影響很難得到精確的結(jié)果。Mie散射理論則是對處于均勻介質(zhì)中的各向同性的單個球形顆粒在單色平行光照射下的麥克斯韋方程邊界條件的嚴格數(shù)學解，其結(jié)論如下：     式中y為散射顆粒到觀察點之間的距離， I0 為入射光的強度，i1和i2稱為強度函數(shù)，它與顆粒直徑、入射光波長、相對折射率m和散射角 有關(guān)，其定義如下：                            上式中的，和分別為： 

4、60;                                                                                   

5、0;                                                 式中和是關(guān)于貝塞爾函數(shù)和漢克爾函數(shù)的函數(shù)，P為締合勒讓德函數(shù)，d為顆粒的直徑根據(jù)上面的公式，我們可以得出激光粒度儀在各個角度下的散射光強是不同的，光電接受器上任何一個光電池所接受到的散射光能也因此而有所不同，將Is積分即可求得米氏散射時任一光電池上

6、所接受到得光能量為：                          對實際的粉體，因為其有多種大小不等的顆粒組成，其光能分布為：                          式中C為常數(shù)，在歸一化數(shù)據(jù)處理中忽略不計，Wi為第i中大小的粒徑所占粉體總體積的百分含量。整理后可簡單寫成矩陣形式為：E=TW，式中的T為光能分布系數(shù)，即第ni（n為行，i為列）個光能系數(shù)為：