Máy đo kích thước hạt laserNó chủ yếu được sử dụng để đo kích thước kích thước hạt vật liệu và phân bố kích thước hạt. Nó là một công cụ phân tích kích thước hạt thường được sử dụng trong phân tích vô cơ, phân tích hữu cơ và phân tích sinh học. Nguyên tắc của nó dựa trên tán xạ laser, trong đó phân bố kích thước của các hạt trong mẫu được xác định bằng cách đo cường độ và góc của ánh sáng tán xạ. Loại dụng cụ này có ưu điểm là độ chính xác cao, đo nhanh, phạm vi đo rộng và vận hành dễ dàng.

Nguyên tắc của máy đo kích thước hạt laser là tán xạ các hạt trong mẫu bằng cách sử dụng tia laser để tính toán kích thước và sự phân bố của các hạt bằng cách đo cường độ và góc của ánh sáng tán xạ. Cụ thể, khi mẫu được tiêm vào thiết bị, chùm tia laser chiếu vào các hạt mẫu và tán xạ xảy ra. Ánh sáng tán xạ được thu thập bởi hệ thống thu thập và được chiếu lên máy dò sau khi được tập trung bởi quang học. Máy dò đo cường độ và góc tán xạ của ánh sáng tán xạ và truyền dữ liệu đến máy tính để phân tích và xử lý. Theo lý thuyết Mie và định luật tán xạ ánh sáng, sự phân bố kích thước của các hạt trong mẫu có thể được tính toán.

　　Máy đo kích thước hạt laserCác thành phần:

I. Hệ thống quang học (lõi)

Đây là "trái tim" của thiết bị, chịu trách nhiệm tạo ra các chùm tia laser và thu thập các tín hiệu ánh sáng tán xạ.

Nguồn sáng laser (Laser source):

Chức năng: Phát ra một chùm laser đơn sắc có độ bền cao, độ kết hợp cao, bước sóng ổn định (thường được sử dụng với laser He-Ne có bước sóng 633nm hoặc laser bán dẫn 405nm/650nm).

Yêu cầu: chất lượng chùm tia tốt, công suất ổn định, góc phân kỳ nhỏ.

Đường quang học (Optical Path):

Beam Expander: Mở rộng chùm tia laser ban đầu để tạo thành chùm tia chuẩn trực có độ song song cao, chiếu sáng đồng đều vào vùng mẫu.

Ống kính Fourier (Fourier Lens): Nằm phía sau bể mẫu, nó được sử dụng để tập trung ánh sáng tán xạ từ các góc khác nhau vào máy dò trên mặt phẳng tiêu cự. Độ dài tiêu cự của nó xác định phạm vi đo của thiết bị.

Bộ lọc không gian (Spatial Filter): Thường chứa các lỗ kim để lọc nhiễu xạ và nhiễu xạ bậc cao từ chùm tia laser để có được chùm tia cơ sở tinh khiết.

Hệ thống dò tìm (Detector system):

Chức năng: Nhận và định lượng tín hiệu laser bị tán xạ bởi các hạt.

Thành phần: Một mảng mặt phẳng tiêu cự bao gồm máy dò quang điện đa vòng, đa kênh.

Máy dò trung tâm: Nhận ánh sáng truyền qua không bị tán xạ (để tính nồng độ mẫu).

Máy dò vòng ngoài: Bao gồm một số vòng đồng tâm và khu vực quạt, nhận tín hiệu ánh sáng ở các góc tán xạ khác nhau tương ứng. Ánh sáng tán xạ hạt nhỏ tập trung ở góc nhỏ về phía trước, được nhận bởi kênh góc nhỏ của vòng ngoài; Ánh sáng tán xạ hạt lớn được phân bố ở các góc rộng hơn, bao gồm cả góc lớn về phía trước và bên, được nhận bởi các góc lớn và kênh bên của vòng ngoài.

Tác dụng: Chuyển đổi tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện và phân biệt không gian theo góc.

II. Hệ thống mẫu (chính)

Chịu trách nhiệm đưa mẫu hạt cần kiểm tra vào chùm tia ở trạng thái phân tán đơn.

Bể mẫu (Sample Cell):

Chức năng: Giữ mẫu, chùm tia laser đi qua khu vực này để chiếu xạ các hạt.

Chất liệu: thường là thạch anh hoặc kính quang chất lượng cao, đảm bảo truyền ánh sáng và trơ hóa học.

Loại:

Hệ thống phân tán ướt (Wet Dispersion Unit): phổ biến nhất. Chứa một bể tuần hoàn, trong đó mẫu được treo trong chất lỏng (thường là nước hoặc dung môi hữu cơ).

Hệ thống phân tán khô (Dry Dispersion Unit): Được sử dụng cho các mẫu bột, bột được phân tán và thổi qua chùm tia bằng luồng không khí (khí nén hoặc nitơ).

Hệ thống phân tán và tuần hoàn (dành riêng cho phương pháp ướt):

Bộ phân tán siêu âm (Ultrasonic Probe/Bath): áp dụng năng lượng siêu âm, làm phân tán các hạt để đạt được sự phân tán hạt đơn.

Máy khuấy (Stirrer): Duy trì tính đồng nhất của hệ thống treo mẫu và ngăn chặn sự lắng đọng của các hạt.

Bơm tuần hoàn (Circulation Pump): Điều khiển dòng chảy tuần hoàn của hệ thống treo trong bể mẫu và đường ống, đảm bảo tính đại diện của phép đo.

Bộ nạp mẫu (tùy chọn):

Bộ nạp mẫu tự động có thể thực hiện các phép đo không giám sát của nhiều lô mẫu, cải thiện thông lượng.

III. Hệ thống điều khiển điện tử

Chịu trách nhiệm vận hành phối hợp và xử lý tín hiệu của các thành phần khác nhau của thiết bị.

Bảng mạch điều khiển chính:

Kiểm soát start-stop và các thông số của công tắc laser, siêu âm, khuấy, bơm, van và các bộ phận khác.

Thẻ khuếch đại tín hiệu và thu thập:

Các tín hiệu điện yếu từ đầu ra của máy dò được khuếch đại, lọc và chuyển đổi thành tín hiệu kỹ thuật số (chuyển đổi A/D), truyền đến máy tính.

Mô-đun nguồn:

Cung cấp năng lượng làm việc ổn định cho laser, bơm, siêu âm, mạch điều khiển, v.v.

Bốn, hệ thống phần mềm (bộ não)

Chịu trách nhiệm xử lý dữ liệu, phân tích, hiển thị và tạo báo cáo.

Phần mềm điều khiển dụng cụ:

Giao diện người dùng được cung cấp, thiết lập các thông số đo lường (ví dụ: thời gian siêu âm, tốc độ khuấy, độ che, thời gian đo), đo khởi động/dừng, theo dõi trạng thái dụng cụ.

Thuật toán đảo ngược dữ liệu:

Chức năng cốt lõi: Dựa trên dữ liệu phân bố góc cường độ ánh sáng tán xạ được thu thập bởi máy dò, áp dụng lý thuyết tán xạ Mie hoặc lý thuyết nhiễu xạ Fraunhofer để thực hiện các phép tính nghịch đảo toán học phức tạp để thu được sự phân bố kích thước hạt (phân bố thể tích, phân bố số lượng, v.v.).

Các thông số quang học như chiết suất và hấp thụ của mẫu và môi trường phân tán là cần thiết.

Phần mềm phân tích và báo cáo dữ liệu:

Hiển thị đường cong phân phối kích thước hạt (histogram, đường cong phân phối tích lũy).

Tính toán và báo cáo các giá trị tính năng: D10, D50 (đường kính trung bình), D90, Kích thước hạt trung bình, diện tích bề mặt cụ thể, v.v.

Cung cấp khả năng so sánh dữ liệu, phân tích thống kê, tạo mẫu báo cáo.

V. Phụ tùng

Vỏ và Rack:

Cung cấp hỗ trợ cơ học, che chắn ánh sáng bên ngoài và nhiễu điện từ, đảm bảo môi trường đo ổn định.

Cảm biến nhiệt độ (tùy chọn):

Theo dõi nhiệt độ mẫu vì nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến độ nhớt và chỉ số khúc xạ của môi trường phân tán.

Hệ thống tự động đến trung bình (mô hình d cao):

Đảm bảo chùm tia laser đi qua trung tâm bể mẫu chính xác, cải thiện độ chính xác và độ lặp lại của phép đo.