محلل حجم جزيئات الليزر

أولاً ، المفهوم الأساسي لتحليل حجم الجسيمات (1) الجزيئات: مع حجم وشكل معين من الأجسام الصغيرة ، هو الوحدة الأساسية لتكوين المسحوق. إنها صغيرة جدًا ، ولكنها مجهرية ولكنها تحتوي على الكثير من الجزيئات والذرات ؛ (2) حجم الجسيمات: حجم الجسيمات ؛ (3) توزيع حجم الجسيمات: طريقة معينة لتعكس سلسلة من جزيئات مختلفة بحجم الجسيمات ، على التوالي ، النسبة المئوية للمسحوق الكلي ؛ (4) تمثيل توزيع حجم الجسيمات: طريقة الجدول (التوزيع الفاصل والتوزيع التراكمي) ، الطريقة الرسومية ، طريقة الوظيفة ، التوزيع المشترك RR ، التوزيع الطبيعي ؛ (5) حجم الجسيمات: قطر الجسيمات ، عادة في ميكرون كوحدة ؛ (6) حجم الجسيمات المكافئ: عندما تكون جسيم من الخصائص الفيزيائية والجزيئات الكروية المتجانسة متشابهة أو متشابهة ، نستخدم الجسيمات الكروية المستقيمة القطر لتمثيل قطر الجسيمات الفعلية ؛ (7) D10 ، التوزيع التراكمي 10 ٪ من حجم الجسيمات المقابلة ؛ D50 ، بلغ التوزيع التراكمي للنسبة 50 ٪ من حجم الجسيمات المقابلة ؛ المعروف أيضا باسم متوسط أو متوسط حجم الجسيمات ؛ D90 ، بلغ التوزيع التراكمي للنسبة 90 ٪ من حجم الجسيمات المقابلة ؛ D (4،3) حجم أو متوسط حجم الجسيمات ؛ وثانياً ، طريقة قياس حجم الجسيمات الشائعة الاستخدام (1) طريقة النخل (2) طريقة الترسيب (طريقة ترسيب الجاذبية ، طريقة الترسيب بالطرد المركزي) (3) طريقة المقاومة (عداد الجسيمات كورت ) (4) طريقة المجهر (الصورة) (5) المجهر الإلكتروني (6) طريقة الموجات فوق الصوتية (7) طريقة تنفس (8) طريقة حيود الليزرمزايا وعيوب طرق مختلفةطريقة الغربلة: المزايا: بسيطة ، بديهية ، تكلفة منخفضة للمعدات ، يشيع استخدامها في عينات أكبر من 40μm. العيوب: لا يمكن أن تستخدم لعينة غرامة 40μm. النتائج حسب العوامل البشرية وتشوه غربال تأثير أكبر. المجهر: المزايا: بسيطة ، بديهية ، يمكن أن يكون التحليل الصرفي. العيوب: بطيئة ، ممثل الفقراء ، لا يمكن قياس الجسيمات فائقة الدقة.طريقة الترسيب (بما في ذلك تسوية الجاذبية وتسوية الطرد المركزي): المزايا: سهل التشغيل ، يمكن تشغيل الجهاز بشكل مستمر ، انخفاض الأسعار ، دقة وتكرار أفضل ، مجموعة الاختبار أكبر. العيوب: وقت الاختبار أطول. طريقة المقاومة: المزايا: سهلة التشغيل ، يمكن قياس العدد الإجمالي للجزيئات ، مفهوم مكافئ واضح وسريع ودقة جيدة. العيوب: نطاق الاختبار صغير ، يسهل حظره بواسطة الجزيئات ، يجب أن يكون للوسائط خصائص كهربائية صارمة. المجهر الإلكتروني: المزايا: مناسبة لاختبار الجزيئات متناهية الصغر أو حتى الجزيئات النانوية ، عالية الدقة. العيوب: أقل عينة ، ضعف التمثيل ، الصك مكلف. طريقة الموجات فوق الصوتية: المزايا: القياس المباشر لتركيزات عالية من اللب. العيوب: دقة منخفضة. طريقة التهوية: المزايا: أسعار الأدوات منخفضة ، لا تحتاج إلى تشتيت العينة ، يمكن قياس الجزيئات المغناطيسية المسحوق. العيوب: يمكن فقط الحصول على متوسط حجم الجسيمات ، لا يمكن قياس توزيع حجم الجسيمات. طريقة الليزر: المزايا: سهل التشغيل ، اختبار سريع ، مجموعة اختبار ، التكرار والدقة ، ويمكن قياسها عبر الإنترنت وجفافها. العيوب: النتائج التي تأثرت بنموذج التوزيع ، ارتفعت تكلفة الجهاز. ثالثًا ، بدأ المبدأ الأساسي لمحلل حجم الجسيمات الليزرية في تقنية تشتت الزاوية الصغيرة ، وبالتالي فإن هذه التقنية لها أيضًا الاسم التالي: طريقة حيود فراونهوفر ( تقريبًا) طريقة الانتثار الإيجابي للضوءطريقة الانتثار بالليزر للزاوية الصغيرة (LALLS) في الوقت الحالي ، تم توسيع هذه المجموعة من التكنولوجيا لتشمل تشتت الضوء ضمن نطاق أوسع من الزوايا ، بالإضافة إلى النظرية التقريبية مثل حيود فراونهوفر والانعراج غير المنتظم ، تستخدم نظرية Mie الآن من قبل الشركات المصنعة للأجهزة Theory باعتبارها واحدة من المزايا المهمة لمنتجاتها. سميت نظرية ميكي على اسم عالم ألماني. وهي تصف الجزيئات الكروية المنتظمة في الوسط الموحد غير الممتص والمناطق المحيطة بها في مساحة الإشعاع ، ويمكن أن تكون الجزيئات شفافة تمامًا أو يمكن امتصاصها تمامًا. تصف نظرية ميلريان أن نثر الضوء هو ظاهرة صدى. إذا واجه طول موجي محدد من الحزمة جسيمًا ، فإن الجسيم ينتج اهتزازًا كهرومغناطيسيًا بنفس التردد الذي يصدره مصدر الضوء المنبعث - بغض النظر عن طول موجة الضوء ، وقطر الجسيمات ، ومؤشر الانكسار للجسيمات والوسط. يتم ضبط الجسيمات واستلامها عند طول موجة محدد ، ويتم إعادة إنبعاث الطاقة ضمن توزيع زاوي مكاني معين وكذلك مرحل. وفقًا لنظرية Mie ، من الممكن إنتاج تذبذبات متعددة ذات احتمالات متعددة ، وهناك علاقة معينة بين المقطع العرضي للعمل البصري وحجم الجسيمات وطول موجة الضوء ومؤشر الانكسار للجسيمات والوسط . إذا كنت تستخدم نظرية Mie ، فيجب أن تعرف معامل الانكسار ومعامل الامتصاص للعينة والوسيلة. تم تسمية نظرية فراونهوفر على اسم فيزيائي ألماني ، Franco و Fader ، والذي يعتمد على الانتثار على حافة الحبوب ويمكنه فقط يمكن تطبيقها على جزيئات غير شفافة تماما وزوايا صغيرة من الانتثار. عندما يكون حجم الجسيمات أقل من أو يساوي الطول الموجي ، فإن فرضية فراونهوفر أن معامل الانقراض ثابت لم يعد قابلاً للتطبيق (إنه تقريب لنظرية مي ، أي ، تجاهل نظرية مي الخاصة بالمجموعات الفرعية التخيلية وتجاهل الضوء معامل التشتت ومعامل الامتصاص ، أي ، يتم تعيين جميع المعلمات البصرية المشتتة والتشتتية على 1 ، والمعالجة الرياضية أبسط بكثير ، ولون المادة والجزيئات الصغيرة هي أيضًا خطأ أكبر بكثير ، ونظرية ميكي التقريبية لا تنطبق على المستحلب). يعتمد محلل حجم جسيمات الليزر على ظاهرة حيود الضوء ، عندما يكون الضوء خلال الجزيئات عند ظاهرة الحيود (جوهرها هو تفاعل الموجات الكهرومغناطيسية والمواد). تتناسب زاوية الضوء المنعكس تناسبا عكسيا مع حجم الجسيم. أحجام مختلفة من الجسيمات من خلال شعاع الليزر عندما يسقط ضوء الحيود في مواقع مختلفة ، وتعكس معلومات الموقع حجم الجسيم ؛ نفس الجزيئات الكبيرة من خلال شعاع الليزر عندما يسقط ضوء الحيود في نفس الموقف. تعكس معلومات شدة الضوء المنعكس النسبة المئوية للجزيئات من نفس الحجم في العينة. تستخدم طريقة حيود الليزر سلسلة من أجهزة الكشف الضوئي لقياس شدة الضوء المنعكس في زوايا مختلفة من حجم الجسيمات ، باستخدام نموذج الانعراج ، من خلال الانعكاس الرياضي ، ثم توزيع حجم الجسيمات للعينة. وكثافة الضوء المنعكسة التي يتلقاها كاشف الموضع تعطي نسبة مئوية من حجم الجسيم المطابق.اعتماد شدة الضوء المنعكس على الجسيمات يتناقص مع انخفاض حجم الجسيمات. عندما تكون الجسيمات صغيرة مثل عدة مئات من النانومتر ، فإن شدة الانعكاس تعتمد بالكامل تقريبًا على الزاوية ، أي أن الضوء المنعكس في هذا الوقت يتم توزيعه في مجموعة واسعة من الزوايا ، وتكون شدة الضوء لكل وحدة مساحة ضعيفة جدًا ، مما يزيد من صعوبة الاكتشاف. إن قياس العينات التي تقل عن 1um و يتراوح حجم الجسيمات على نطاق واسع (عشرات النانومترات إلى عدة آلاف من الميكرومترات) هو مفتاح التحبيب بالليزر. بشكل عام ، يتم استخدام التقنيات التالية وتكوينات المسار البصري: 1 ، تكنولوجيا العدسات المتعددة تم اعتماد نظام العدسات المتعددة على نطاق واسع قبل الثمانينيات ، باستخدام تكوين مسار فورير البصري ، حيث وضعت خلية العينة أمام عدسة التركيز و مزود بعدد من الأطوال البؤرية للعدسة لاستيعاب مختلف نطاقات حجم الجسيمات. ميزة هي تصميم بسيط ، تحتاج فقط لتوزيعها في عشرات من درجات درجة للكشف عن الطائرة البؤري ، وتكلفة منخفضة. العيب هو أنه إذا كان حجم العينة واسعًا عند الحاجة إلى استبدال العدسة ، فيجب تقسيم نتائج العدسات المختلفة ، لأن بعض حجم الجسيمات غير معروف للعينة بقياس العدسة قد يفقد الإشارة أو بسبب تغييرات المعالجة الناتجة من التغييرات في حجم العينة لا يمكن أن يكون انعكاسا في الوقت المناسب. 2 ، تكنولوجيا متعددة ضوء التكنولوجيا مصدر الضوء تستخدم أيضا في تكوين مسار فورييه البصري أن خلية العينة أمام عدسة التركيز ، موزعة عموما فقط في مجموعة من عشرات درجة زاوية الكاشف ، من أجل زيادة زاوية الكشف النسبية ، بحيث يمكن للكشف استقبال جزيئات صغيرة تشتيت الإشارة البصرية ، والتخلص من الليزر الأول أو الثاني في زوايا مختلفة بالنسبة إلى المحور البصري لمصدر الضوء الأول. تتمثل ميزة هذه التقنية في كونها مجرد كاشف يتم توزيعه على عدة عشرات من الدرجات ، وتكلفة منخفضة. يمكن أن يكون نطاق القياس ، خاصة الحد العلوي ، عريضًا. العيب هو أن كاشف المساحة الصغيرة الموزع في نطاق الزوايا الصغيرة يستخدم أيضًا لقياس الجسيمات الصغيرة ، نظرًا لضعف جزيئات الضوء المنعكس في منطقة وحدة الإشارة ، مما يؤدي إلى وجود جسيمات صغيرة عندما تكون نسبة الإشارة إلى الضوضاء يتم تقليل ، وهذا هو السبب في أن نظام مصدر الضوء المتعدد في نطاق القياس لأكثر من 1500 ميكرون أو نحو ذلك ، لضمان وجود عدد قليل من الميكرونات الجسيمات الصغيرة التالية من القياس الدقيق ، والحاجة إلى استبدال البعد البؤري القصير للعدسة التركيز . بالإضافة إلى ذلك ، فإن نظام العدسات المتعددة في قياس العينات ، يتم تشغيل أشعة الليزر المختلفة ، والقياس الجاف ، لأن الجسيمات يمكن أن تمر فقط من خلال تجمع العينة ، ويمكن استخدام مصدر ضوء واحد فقط للقياس ، وبالتالي الاستخدام العام للتكنولوجيا متعددة العدسات الحد الأدنى للحجم الجاف أقل من 250 نانومتر 3 ، يشير نظام هجين متعدد الأساليبنظام هجين متعدد الأساليب إلى طريقة حيود الليزر وطرق أخرى لخلط تصميم محلل حجم الجسيمات والليزر جزء حيود من التوزيع فقط بضع عشرات من درجات درجة كاشف ، ومن ثم تستكمل بطرق أخرى مثل PCS ، وعموما بضعة ميكرونات يتم قياس ما سبق عن طريق حيود الليزر ، ويتم قياس الجسيمات أقل من بضع ميكرون بطرق أخرى. من الناحية النظرية ، يعتمد الحد الأدنى لحجم الجسيمات على الحد الأدنى للطريقة المساعدة. تتمثل ميزة هذه الطريقة في أن التكلفة منخفضة ونطاق القياس الكلي واسع ، وأفضل شروط القياس التي تتطلبها الطريقة ، مثل تركيز العينة ليست متماثلة ، وغالبًا ما يصعب تحقيق التوازن ، بالإضافة إلى الخطأ المنهجي بين الطرق المختلفة ، غالبًا ما يكون من الصعب الحصول على النتيجة المرجوة في منطقة ملائمة البيانات للطريقتين ما لم يكن من المعروف أن حجم الجسيمات للعينة يقع فقط في نطاق طريقة الحيود أو داخل النطاق من الطريقة المساعدة. بالإضافة إلى ذلك ، يتطلب نظام الخلط متعدد الأساليب خليتين مختلفتين للعينة ، وهي ليست مشكلة في القياس الرطب لأنه يمكن إعادة تدوير العينة ، لكن يمكن فقط تدوير العينة من خلال خلية العينة لعملية جافة ، طريقة القياس المتزامن ، لذلك مجموعة متنوعة من الأساليب المختلطة في نظام القياس الجاف للحد الأدنى لحجم الجسيمات لا يمكن إلا أن يكون مئات النانومتر. 4 ، تعويض غير منتظم عبر واسع لتكنولوجيا الكشف واسعة الزاوية ونظام بصري مضاد فورييه تم تطوير نظام الكشف عن زاوية التعويض غير المنتظم عبر المنطقة ونظام مكافحة فوريير البصري في أواخر التسعينيات. يستخدم تكوين مسار بصري مضاد فورييه لوضع الخلية وراء عدسة التركيز ، في مجموعة واسعة جدا من الزوايا ، وزاوية الكشف البدني العامة تصل إلى 150 درجة ، بحيث عدسة واحدة لقياس عشرات النانومتر إلى عدة آلاف ميكرون من العينة الممكنة ، الرسم التخطيطي البصري هو مبين في تصميم كاشف على استخدام الصليب غير موحدة ومع زيادة حجم منطقة كاشف زادت أيضا الترتيب ، سواء لضمان دقة الجزيئات الكبيرة عندما يضمن القياس أيضًا إشارة الكشف عن الجسيمات الصغيرة إلى نسبة الضوضاء والحساسية. لا حاجة لاستبدال العدسة وغيرها من الطرق التي يمكن قياسها من عشرات النانومتر إلى عدة آلاف من ميكرون الجزيئات ، وحتى القياس الجاف ، يمكن أن يصل الحد الأدنى إلى 0.1 ميكرون. عيب هذا النهج هو أن تكلفة الصك عالية مقارنة بالطرق السابقة. يركز شعاع الليزر المنبعث من الليزر بواسطة المجهر ، مرشح الثقب وتوازير الموازاة ، في شعاع مواز يبلغ قطره حوالي 10 ملم ، يتم تشعيع الشعاع على الجسيمات المراد قياسها ، جزء من الضوء مبعثر ، عدسة ورقة ، الإشعاع على صفيف كاشف الراديو والتلفزيون. نظرًا لأن كاشف الراديو والتلفزيون على المستوى البؤري لعدسة فورييه ، فإن أي نقطة على الكاشف تتوافق مع زاوية تشتت معينة. تتكون مجموعة أجهزة الكشف عن الراديو والتلفزيون من سلسلة من حلقات متحدة المركز ، كل منها عبارة عن كاشف منفصل قادر على تحويل الضوء المبعثر الخطي المرتقب على ما ورد أعلاه إلى جهد كهربي ثم إرساله إلى بطاقة الحصول على البيانات التي تحول الإشارة الكهربائية قم بالتكبير ، بعد التبديل A / D إلى الكمبيوتر. الآن ، لقد أحدث الهيكل الفعلي لأداة حجم جسيمات الليزر تغييرًا كبيرًا ، ولكن نفس المبدأ. في الوقت الحاضر ، توصل الناس إلى الاستنتاجات التالية: (1) قياس أقل من 1 مم من الجسيمات ، يجب عليك استخدام نظرية Mie ؛ (2) قياس أكثر من 1 مم من الجسيمات ، إذا كان الحد الأدنى لقياس الأداة أقل من 3 مم ، أو إذا كانت الأداة تستخدم نظرية Mie ، أو في توزيع حجم الجسيمات 1 ملم بالقرب من ذروة "خارج لا شيء" ؛ (3) يمكن لمحلل حجم جسيمات الليزر استخدام نظرية الحيود للظروف: الحد الأدنى لقياس الصك أكبر من 3 مم ، أو الجسيمات المقاسة s عبارة عن نوع ماص ، وحجم الجسيم أكبر من 1 مم ؛ (4) كمحلل عالمي لجسيمات الليزر ، طالما أن الحد الأدنى للقياس أقل من 1 مم ، سواء كان يستخدم لقياس الجزيئات الكبيرة أو الجسيمات الصغيرة ، يجب استخدام نظرية Mie.Fifth ، تكوين محلل حجم جسيمات الليزرمصدر للضوء (عادة ما يكون ليزر) يستخدم لإنتاج شعاع أحادي اللون ومتماسك ومتوازي ؛ وحدة معالجة الحزمة هي مضخم شعاع مع مرشح متكامل ينتج حزمة من أشعة الضوء الموسعة شبه المثالية لإلقاء الضوء على الجسيمات المشتتة (مصدر ضوء قوي متماسك بطول موجة ثابت ، ليزر غاز He-Ne (λ = 0.63 موزع الجسيمات (الرطب والجاف) قياس طيف الانتثار للكاشف (عدد كبير من الثنائيات الضوئية) الكمبيوتر (للتحكم في المعدات وحساب توزيع حجم الجسيمات) من خلال التقدم التكنولوجي ، يمكن أن يكون الحد الأدنى للقياس هو 0.1um ، وبعضها حتى 0.02umSix ، خطوات تشغيل الاختبار 1 ، إعداد المعدات اللازمة لتركيب وتفريق السائل (الغاز) 2 ، فحص العينة ، التحضير ، التشتت وتركيز العينة ، تحقق من نطاق حجم الجسيمات وشكل الجسيمات وما إذا كان التشتت الكامل ؛ 3 ، القياس ( حدد النموذج البصري المناسب) 4 ، الخطأ من نظام تشخيص خطأ القياس (الانحراف) ، يمكن أن يأتي من إعداد عينة غير صحيحة ، والانحراف عن الافتراض النظري ns من الجسيمات و / أو بسبب التشغيل غير السليم وتشغيل الأداة تسبب ؛ سبعة ، وتستخدم عادة مقياس الجسيمات الليزر مصنعين حجم متر محلل الليزر حجم الجسيمات الليزر البريطاني (في الخارج) أوروبا والولايات المتحدة غرام من محلل حجم الجسيمات الليزر (تشوهاى) داندونغ محلل حجم جسيمات الليزر (لياونينغ) ثمانية ، وجوه اختبار 1. جميع أنواع المساحيق غير المعدنية: مثل التنغستن ، والكالسيوم الخفيف ، والتلك ، والكاولين ، والجرافيت ، واللاستونايت ، والبروسيت ، والباريت ، ومسحوق الميكا ، والبنتونيت ، والتراب دياتومي ، والطين ، إلخ. جميع أنواع مسحوق المعادن: مثل مسحوق الألومنيوم ، ومسحوق الزنك ، ومسحوق الموليبدينوم ، ومسحوق التنغستن ، ومسحوق المغنيسيوم ، ومسحوق النحاس ومسحوق المعادن الأرضية النادرة ، ومسحوق سبائك. مسحوق آخر: مثل الحفاز ، الأسمنت ، المواد الكاشطة ، الأدوية ، المبيدات ، الطعام ، الطلاء ، الأصباغ ، الفوسفور ، رواسب النهر ، المواد الخام الخزفية ، المستحلبات المختلفة.
المصدر: ميو كربيد