लेजर कण आकार विश्लेषक

सबसे पहले, कण आकार विश्लेषण (1) कणों की मूल अवधारणा: एक निश्चित आकार और छोटी वस्तुओं के आकार के साथ, पाउडर की संरचना की मूल इकाई है। यह बहुत छोटा है, लेकिन सूक्ष्म है लेकिन इसमें बहुत सारे अणु और परमाणु शामिल हैं; (2) कण आकार: कणों का आकार; (3) कण आकार वितरण: क्रमशः विभिन्न कण आकार कणों की एक श्रृंखला को प्रतिबिंबित करने का एक निश्चित तरीका; कुल पाउडर का प्रतिशत; (4) कण आकार वितरण का प्रतिनिधित्व: तालिका विधि (अंतराल वितरण और संचयी वितरण), चित्रमय विधि, कार्य विधि, सामान्य आरआर वितरण, सामान्य वितरण; (5) कण आकार: कणों का व्यास , आमतौर पर एक इकाई के रूप में माइक्रोन में; (6) समतुल्य कण आकार: जब भौतिक गुणों और सजातीय गोलाकार कणों का एक कण समान या समान होता है, तो हम वास्तविक कणों के व्यास का प्रतिनिधित्व करने के लिए गोलाकार कणों को सीधे व्यास का उपयोग करते हैं (7) डी 10; , संबंधित कण आकार के 10% का संचयी वितरण; D50, प्रतिशत का संचयी वितरण संबंधित कण आकार का 50% तक पहुंच गया; माध्यिका या माध्यिका कण आकार के रूप में भी जाना जाता है; डी 90, प्रतिशत का संचयी वितरण इसी कण आकार के 90% तक पहुंच गया; D (4,3) आयतन या द्रव्यमान औसत कण आकार; दूसरा, आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला कण आकार माप विधि (1) sieving विधि (2) अवसादन विधि (गुरुत्वाकर्षण अवसादन विधि, केन्द्रापसारक अवसादन विधि) (3) प्रतिरोध विधि (कर्ट) काउंटर ) (4) माइक्रोस्कोप (छवि) विधि (5) इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (6) अल्ट्रासोनिक विधि (7) सांस विधि (8) लेजर विवर्तन विधि। विभिन्न तरीकों के नुकसान और नुकसान का लाभ विधि: लाभ: सरल, सहज, उपकरण की कम लागत, आमतौर पर इस्तेमाल किया जाता है नमूनों में 40μm से बड़ा है। नुकसान: 40μm ठीक नमूने के लिए इस्तेमाल नहीं किया जा सकता; मानव कारकों द्वारा परिणाम और अधिक प्रभाव के छलनी विरूपण। माइक्रोस्कोप: लाभ: सरल, सहज ज्ञान युक्त, रूपात्मक विश्लेषण हो सकता है। नुकसान: धीमी गति से, गरीब प्रतिनिधि, अति सूक्ष्म कणों को माप नहीं सकते हैं। अवसादन विधि (गुरुत्वाकर्षण निपटान और केन्द्रापसारक निपटान सहित): लाभ: संचालित करने में आसान, साधन निरंतर चला सकते हैं, कम कीमत, सटीकता और दोहराव बेहतर है, परीक्षण रेंज बड़ा है। नुकसान: परीक्षण का समय लंबा है। गति विधि: लाभ: संचालित करने में आसान, कणों की कुल संख्या को मापा जा सकता है, समकक्ष अवधारणा स्पष्ट, तेज, अच्छी सटीकता। नुकसान: परीक्षण रेंज छोटा है, कणों द्वारा अवरुद्ध किया जाना आसान है, मीडिया में सख्त विद्युत विशेषताएं होनी चाहिए। एलेक्रॉन माइक्रोस्कोपी: लाभ: अल्ट्राफाइन कणों या यहां तक कि नैनो-कणों, उच्च संकल्प के परीक्षण के लिए उपयुक्त है। नुकसान: कम नमूना, खराब प्रतिनिधित्व, साधन महंगा है। बाहरी विधि: लाभ: लुगदी की उच्च सांद्रता का प्रत्यक्ष माप। नुकसान: कम संकल्प। वेंटिलेशन विधि: लाभ: साधन की कीमतें कम हैं, नमूना को फैलाने की आवश्यकता नहीं है, चुंबकीय कणों को पाउडर मापा जा सकता है। नुकसान: केवल औसत कण आकार प्राप्त कर सकते हैं, कण आकार वितरण को माप नहीं सकते। लेजर विधि: लाभ: संचालित करने के लिए आसान, तेज परीक्षण, परीक्षण रेंज, repeatability और सटीकता, और ऑनलाइन और सूखी मापा जा सकता है। नुकसान: वितरण मॉडल से प्रभावित परिणाम, साधन की लागत अधिक होती है। थर्ड, लेज़र पार्टिकल साइज़ एनालाइज़रलेज़र विवर्तन तकनीक का मूल सिद्धांत छोटे कोण में बिखरने लगता है, इसलिए इस तकनीक का निम्न नाम भी है: फ्रैफ़होफर विवर्तन विधि ( लगभग) धनात्मक प्रकाश प्रकीर्णन विधि। स्मॉल एंगल लेज़र स्कैटरिंग विधि (LALLS) वर्तमान में, इस श्रेणी की तकनीक का विस्तार किया गया है, जिसमें फ़्लेगुनहोफर विवर्तन और अनियमित विवर्तन, और जैसे अनुमानित सिद्धांत के अलावा, कोणों की एक विस्तृत श्रृंखला के भीतर प्रकाश प्रकीर्णन शामिल है। Mie सिद्धांत का उपयोग अब उपकरण निर्माता थ्योरी द्वारा किया जाता है, जो अपने उत्पादों के महत्वपूर्ण लाभों में से एक है। मिक्की के सिद्धांत का नाम एक जर्मन वैज्ञानिक के नाम पर रखा गया है। यह वर्दी में समान गोलाकार कणों, गैर-अवशोषित माध्यम और विकिरण के अंतरिक्ष में इसके आसपास का वर्णन करता है, कण पूरी तरह से पारदर्शी हो सकते हैं या पूरी तरह से अवशोषित हो सकते हैं। मिलरियन सिद्धांत बताता है कि प्रकाश बिखरना एक प्रतिध्वनि घटना है। यदि बीम का एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य एक कण से सामना करता है, तो कण उत्सर्जित प्रकाश स्रोत के समान आवृत्ति पर एक विद्युत चुम्बकीय कंपन पैदा करता है - प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के बावजूद, कण व्यास, और कणों और माध्यम के अपवर्तक सूचकांक। कणों को एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर ट्यून और प्राप्त किया जाता है, और ऊर्जा को एक विशेष स्थानिक कोणीय वितरण के साथ-साथ एक रिले के भीतर फिर से उत्सर्जित किया जाता है। Mie सिद्धांत के अनुसार, विभिन्न संभावनाओं के कई दोलनों का उत्पादन करना संभव है, और ऑप्टिकल कार्रवाई और कण आकार के पार अनुभाग, प्रकाश की तरंग दैर्ध्य और कणों और माध्यम के अपवर्तनांक के बीच एक निश्चित संबंध है। । यदि आप Mie थ्योरी का उपयोग करते हैं, तो आपको नमूना और मध्यम के अपवर्तक सूचकांक और अवशोषण गुणांक को जानना होगा। फ़ारुनहोफ़र सिद्धांत का नाम एक जर्मन भौतिक विज्ञानी, फ्रेंको और फैदर के नाम पर रखा गया है, जो अनाज के किनारे पर बिखरने पर आधारित है और केवल पूरी तरह से अपारदर्शी कणों और बिखरने के छोटे कोणों पर लागू किया जाए। जब कण का आकार तरंग दैर्ध्य से कम या बराबर होता है, तो फ्राउनहोफर ने माना कि विलुप्त होने वाला गुणांक स्थिर है, अब लागू नहीं होता है (यह Mie सिद्धांत का एक अनुमान है, अर्थात् काल्पनिक उपसमुच्चय के एमआई के सिद्धांत की अनदेखी और प्रकाश की अनदेखी करना) प्रकीर्णन गुणांक और अवशोषण गुणांक, अर्थात्, सभी फैलाने वाले और फैलाने वाले ऑप्टिकल पैरामीटर 1 पर सेट होते हैं, गणितीय उपचार बहुत सरल है, सामग्री और छोटे कणों का रंग भी बहुत बड़ी त्रुटि है। अनुमानित मिकी सिद्धांत लागू नहीं है। पायस)। लेजर कण आकार विश्लेषक प्रकाश विवर्तन की घटना पर आधारित है, जब कणों के माध्यम से प्रकाश जब विवर्तन घटना (इसका सार विद्युत चुम्बकीय तरंगों और पदार्थों की बातचीत) है। विवर्तनित प्रकाश का कोण कण के आकार के व्युत्क्रमानुपाती होता है। लेजर बीम के माध्यम से कणों के विभिन्न आकार जब विवर्तन प्रकाश विभिन्न पदों पर गिर जाएगा, तो स्थान की जानकारी कण आकार को दर्शाती है; लेजर बीम के माध्यम से समान बड़े कण जब विवर्तन प्रकाश उसी स्थिति में गिर जाएगा। विवर्तित प्रकाश की तीव्रता की जानकारी नमूने में समान आकार के कणों के प्रतिशत को दर्शाती है। लेज़र विवर्तन विधि कण के कण आकार के विभिन्न कोणों पर विवर्तित प्रकाश की तीव्रता को मापने के लिए फोटोडेटेक्टर्स की एक श्रृंखला का उपयोग करती है, का उपयोग करते हुए विवर्तन मॉडल, गणितीय व्युत्क्रम के माध्यम से, और फिर नमूना के कण आकार वितरण। और स्थिति डिटेक्टर द्वारा प्राप्त प्रकाश की तीव्रता तीव्रता इसी कण आकार का एक प्रतिशत सामग्री देता है। कणों पर विवर्तनित प्रकाश की तीव्रता की निर्भरता कण आकार में कमी के साथ घट जाती है। जब कण कई सौ नैनोमीटर जितने छोटे होते हैं, विवर्तन की तीव्रता लगभग पूरी तरह से कोण पर निर्भर होती है, अर्थात, इस समय विचलित प्रकाश कोण की एक विस्तृत श्रृंखला में वितरित होता है, और प्रति इकाई क्षेत्र में प्रकाश की तीव्रता बहुत कमजोर होती है, जो पता लगाने की कठिनाई को बढ़ाता है। 1um और चौड़े कण आकार रेंज (दसियों नैनोमीटर से कई हजार माइक्रोमीटर) के तहत नमूनों की माप लेजर विवर्तन ग्रेनुलेटर की कुंजी है। सामान्य तौर पर, निम्नलिखित तकनीकों और ऑप्टिकल पथ विन्यास का उपयोग किया जाता है: 1, मल्टी-लेंस तकनीक। मल्टी-लेंस सिस्टम को 1980 के दशक से पहले व्यापक रूप से अपनाया गया था, जिसमें फूरियर ऑप्टिकल पथ कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग किया गया था, जहां फोकस लेंस के सामने नमूना सेल रखा गया था। विभिन्न कण आकार श्रेणियों को समायोजित करने के लिए लेंस के विभिन्न फोकल लंबाई के साथ सुसज्जित है। लाभ सरल डिजाइन है, केवल फोकल प्लेन डिटेक्टर के दसियों डिग्री रेंज में वितरित करने की आवश्यकता है, लागत कम है। नुकसान यह है कि यदि लेंस को बदलने की आवश्यकता होने पर नमूना का आकार चौड़ा होता है, तो लेंस के माप के साथ कुछ अज्ञात कण आकार के लिए अलग-अलग लेंस के परिणामों को विभाजित करने की आवश्यकता होती है, जिसके कारण संकेत खो सकता है या प्रक्रिया परिवर्तन के कारण हो सकता है नमूना आकार में परिवर्तन समय पर प्रतिबिंबित नहीं किया जा सकता है। बहु-प्रकाश प्रौद्योगिकीमुल्ली-प्रकाश स्रोत प्रौद्योगिकी का उपयोग फूरियर ऑप्टिकल पथ विन्यास में भी किया जाता है जो कि ध्यान केंद्रित लेंस के सामने नमूना सेल, आमतौर पर केवल दसियों की सीमा में वितरित किया जाता है डिग्री कोण डिटेक्टर, रिश्तेदार का पता लगाने के कोण को बढ़ाने के लिए, ताकि डिटेक्टर छोटे कणों को प्राप्त कर सके ऑप्टिकल सिग्नल को विचलित करना, और पहले प्रकाश स्रोत के ऑप्टिकल अक्ष के सापेक्ष विभिन्न कोणों पर पहले या दूसरे लेजर का निपटान करना। इस तकनीक का लाभ यह है कि यह केवल एक डिटेक्टर है जिसे कई दसियों डिग्री पर वितरित किया जाता है, और लागत कम है। माप सीमा, विशेष रूप से ऊपरी सीमा, चौड़ी हो सकती है। नुकसान यह है कि छोटे कोण रेंज में वितरित छोटे क्षेत्र डिटेक्टर का उपयोग छोटे कण माप के लिए भी किया जाता है, सिग्नल के यूनिट क्षेत्र में विवर्तनित प्रकाश के छोटे कणों के कारण कमजोर होता है, जिसके परिणामस्वरूप शोर अनुपात में संकेत होने पर छोटे कण होते हैं। कम किया गया है, यही वजह है कि 1500 माइक्रोन या उससे अधिक की माप सीमा में मल्टी-लाइट सोर्स सिस्टम, यह सुनिश्चित करने के लिए कि कुछ माइक्रोन सटीक माप के निम्नलिखित छोटे कणों, फोकस लेंस की छोटी फोकल लंबाई को बदलने की आवश्यकता है । इसके अलावा, नमूनों की माप में मल्टी-लेंस सिस्टम, अलग-अलग पराबैंगनीकिरण चालू होते हैं, और शुष्क माप में, क्योंकि कण केवल नमूना पूल से गुजर सकते हैं, माप के लिए केवल एक प्रकाश स्रोत का उपयोग किया जा सकता है, इसलिए बहु-लेंस प्रौद्योगिकी का सामान्य उपयोग, शुष्क आकार की निचली सीमा 250 एनएम 3 से कम है, बहु-विधि हाइब्रिड सिस्टममुल्टी-विधि हाइब्रिड सिस्टम लेजर विवर्तन विधि और कण आकार विश्लेषक, लेजर के डिजाइन के मिश्रण के अन्य तरीकों को संदर्भित करता है डिस्ट्रीब्यूशन का कुछ हिस्सा डिटेक्टर के केवल कुछ दसियों डिग्री रेंज का होता है, और फिर पीसीएस जैसे अन्य तरीकों से पूरक होता है, आमतौर पर कुछ माइक्रोन। ऊपर लेजर विवर्तन द्वारा मापा जाता है, और कुछ माइक्रोन से नीचे के कणों को अन्य तरीकों से मापा जाता है। सैद्धांतिक रूप से, कण आकार की निचली सीमा सहायक विधि की निचली सीमा पर निर्भर करती है। इस पद्धति का लाभ यह है कि लागत कम है और समग्र माप सीमा विस्तृत है, विधि द्वारा आवश्यक सर्वोत्तम माप की स्थिति, जैसे कि नमूना की एकाग्रता समान नहीं है, अक्सर संतुलन के लिए मुश्किल होती है, और इसके अतिरिक्त विभिन्न तरीकों के बीच व्यवस्थित त्रुटि, दो तरीकों के डेटा फिटिंग क्षेत्र में वांछित परिणाम प्राप्त करना अक्सर मुश्किल होता है जब तक कि यह ज्ञात न हो कि नमूने का कण आकार केवल विवर्तन विधि की सीमा के भीतर या सीमा के भीतर आता है सहायक विधि का। इसके अलावा, बहु-विधि मिश्रण प्रणाली के लिए दो अलग-अलग नमूना कोशिकाओं की आवश्यकता होती है, जो गीली माप के लिए कोई समस्या नहीं है क्योंकि नमूना को पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है, लेकिन नमूना केवल सूखी प्रक्रिया के लिए नमूना सेल के माध्यम से परिचालित किया जा सकता है, साथ ही साथ माप की विधि। , इसलिए कण आकार की निचली सीमा की सूखी माप में मिश्रित तरीकों की एक किस्म केवल सैकड़ों नैनोमीटर की हो सकती है। चौड़े-कोण पहचान तकनीक और गैर-फूरियर ऑप्टिकल प्रणाली के लिए गैर-समान क्रॉस-वाइड मुआवजा। विस्तृत- 1990 के दशक के उत्तरार्ध में गैर-समान क्रॉस-वाइड क्षेत्र मुआवजे और एंटी-फूरियर ऑप्टिकल प्रणाली के कोण का पता लगाया गया। फ़ॉयर विरोधी ऑप्टिकल पथ कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग फ़ोकस लेंस के पीछे सेल को रखने के लिए किया जाता है, कोणों की एक बहुत विस्तृत श्रृंखला में, सामान्य भौतिक पता लगाने का कोण 150 डिग्री तक, ताकि दसियों नैनोमीटर से लेकर कई हज़ार मापने के लिए एक एकल लेंस नमूने के माइक्रोन संभव, ऑप्टिकल योजनाबद्ध आरेख डिटेक्टर के डिजाइन में दिखाए गए गैर-समान क्रॉस के उपयोग पर और डिटेक्टर क्षेत्र के आकार में वृद्धि के साथ, व्यवस्था में भी वृद्धि हुई, दोनों यह सुनिश्चित करने के लिए कि बड़े कणों का संकल्प कब माप शोर अनुपात और संवेदनशीलता के लिए एक छोटे कण का पता लगाने के संकेत को भी सुनिश्चित करता है। लेंस को बदलने की आवश्यकता नहीं है और अन्य तरीकों को दसियों नैनोमीटर से कई हजार माइक्रोन कणों तक मापा जा सकता है, यहां तक कि सूखा माप, निचली सीमा 0.1 माइक्रोन तक पहुंच सकती है। इस दृष्टिकोण का नुकसान यह है कि उपकरण की लागत पिछले तरीकों के सापेक्ष अधिक है। लेजर से उत्सर्जित लेजर बीम एक माइक्रोस्कोप, पिनहोल फिल्टर और कोलेमेटर कोलेमेशन द्वारा ध्यान केंद्रित किया जाता है, व्यास में लगभग 10 मिमी के समानांतर बीम में। बीम को मापा जाने वाले कणों पर विकिरणित किया जाता है, प्रकाश का एक हिस्सा बिखरा हुआ है, लीफ लेंस, रेडियो और टेलीविजन डिटेक्टर सरणी के लिए विकिरण। चूंकि रेडियो और टेलीविजन डिटेक्टर फूरियर लेंस के फोकल विमान पर है, डिटेक्टर पर कोई बिंदु एक निश्चित बिखरने वाले कोण से मेल खाता है। रेडियो और टेलीविज़न डिटेक्टरों की सरणी में संकेंद्रित छल्लों की एक श्रृंखला होती है, जिनमें से प्रत्येक एक अलग डिटेक्टर है जो रैखिक रूप से ऊपर बिखरे हुए प्रकाश को वोल्टेज में परिवर्तित करने में सक्षम है और फिर इसे डाटा अधिग्रहण कार्ड में भेज देता है जो विद्युत संकेत को परिवर्तित करता है। कंप्यूटर के ए / डी स्विच के बाद ज़ूम इन करें। अब लेजर कण आकार के उपकरण की वास्तविक संरचना में एक बड़ा बदलाव आया है, लेकिन एक ही सिद्धांत। वर्तमान में, लोग निम्नलिखित निष्कर्ष पर आए हैं: (1) कम मापने 1 मिमी कणों की तुलना में, आपको Mie थ्योरी का उपयोग करना चाहिए; (2) 1 मिमी से अधिक कणों को मापने के लिए, यदि साधन के माप की निचली सीमा 3 मिमी से कम है, तो उपकरण अभी भी Mie सिद्धांत का उपयोग करता है, या कण आकार वितरण में 1 मिमी "कुछ नहीं से बाहर" एक चोटी के पास; (3) लेजर कण आकार विश्लेषक शर्तों के विवर्तन सिद्धांत का उपयोग कर सकता है: साधन के माप की निचली सीमा 3 मिमी, या मापा कण से अधिक है एस शोषक प्रकार के होते हैं, और कण का आकार 1 मिमी से अधिक होता है; (4) एक सार्वभौमिक लेजर कण आकार विश्लेषक के रूप में, जब तक माप की निचली सीमा 1 मिमी से कम होती है, चाहे इसका उपयोग बड़े कणों या छोटे कणों को मापने के लिए किया जाता है, Mie सिद्धांत का उपयोग करना चाहिए। पांचवें, लेजर कण आकार विश्लेषक की संरचना प्रकाश स्रोत (आमतौर पर एक लेजर) का उपयोग एक मोनोक्रोमैटिक, सुसंगत और समानांतर बीम का उत्पादन करने के लिए किया जाता है; बीम प्रसंस्करण इकाई एक एकीकृत प्रवर्धक के साथ एक बीम एम्पलीफायर है जो विस्तारित कणों की एक बीम का उत्पादन करता है, तितर-बितर कणों को रोशन करने के लिए निकट-आदर्श प्रकाश किरणों (एक निश्चित तरंग दैर्ध्य के साथ एक सुसंगत मजबूत प्रकाश स्रोत, एक-ने-गैस लेजर (λ = 0.63) um)। कार्टिकल डिस्पर्सर (गीला और सूखा) डिटेक्टर के बिखरने वाले स्पेक्ट्रम को मापें (बड़ी संख्या में फोटोडायोड्स) कंप्यूटर (उपकरण को नियंत्रित करने और कण आकार वितरण की गणना के लिए) तकनीकी विकास के माध्यम से, माप की निचली सीमा 0.1um, कुछ हो सकती है 0.02umSix तक, परीक्षण संचालन चरण 1, तरल (गैस) 2 को स्थापित करने और फैलाने के लिए उपकरणों की तैयारी, नमूना निरीक्षण, तैयारी, फैलाव और नमूना एकाग्रता कण आकार रेंज और कण आकार की जाँच करें और पूर्ण फैलाव; 3; माप) उपयुक्त ऑप्टिकल मॉडल का चयन करें) 4, माप त्रुटि (विचलन) की नैदानिक प्रणाली से त्रुटि, गलत नमूना तैयारी से आ सकती है, सैद्धांतिक धारणा से विचलन कणों और / या अनुचित संचालन और उपकरण के संचालन के कारण के कारण, सात; आमतौर पर इस्तेमाल किया लेजर कण आकार मीटर निर्माताओंब्रिटिश Malvern लेजर कण आकार विश्लेषक (विदेश) यूरोप और संयुक्त राज्य अमेरिका के कण कण आकार विश्लेषक (Zhuhai) Dandong लेजर कण आकार विश्लेषक (लिओनिंग) आठ, परीक्षण object1। सभी प्रकार के गैर-धातु पाउडर: जैसे टंगस्टन, हल्का कैल्शियम, तालक, काओलिन, ग्रेफाइट, वोलास्टोनाइट, ब्रुसाइट, बाराइट, माइका पाउडर, बेंटोनाइट, डायटोमेसियस पृथ्वी, मिट्टी और इतने पर। सभी प्रकार के धातु पाउडर: जैसे एल्यूमीनियम पाउडर, जस्ता पाउडर, मोलिब्डेनम पाउडर, टंगस्टन पाउडर, मैग्नीशियम पाउडर, तांबा पाउडर और दुर्लभ पृथ्वी धातु पाउडर, मिश्र धातु पाउडर। 3। अन्य पाउडर: जैसे उत्प्रेरक, सीमेंट, घर्षण, दवा, कीटनाशक, भोजन, पेंट, रंजक, फॉस्फोर, नदी तलछट, सिरेमिक कच्चा माल, विभिन्न पायस।
स्रोत: मेयौ कार्बाइड