光学法粒度分析

http://www.microimage.com.cntina(2011-04-22 09:31:37)

  光学法粒度分析(size analysis by opticalmethod)

  利用固体颗粒对光线或电子束的反射、散射、衍射和吸收等现象检测物料的颗粒大小和分布的物料粒度分析技术。常用的仪器有光学显微镜、电子显微镜、光透射式粒度计(见沉降法粒度分析)、激光粒度计、图像分析仪和块状物料光学粒度计等。

  显微镜 惟一能用来直接观察和测定单个颗粒尺寸的仪器。测定时把颗粒的投影面积或长度与显微镜上已知大小的参比圆环或刻度尺进行比较。显微镜对颗粒尺寸的分辨能力取决于光波的波长,其测定的粒度范围见表。测得的颗粒大小用马丁(Martin)直径或费里特(Feret)直径表示。透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)均可用来准确、迅速、直观地测量微细颗粒的尺寸,但样品制备较复杂;测定颗粒尺寸时一般需放大4000~10000倍。

  图像分析仪 在显微镜扩展使用的基础上发展出来的,能对图像进行多参数分析和测定的多功能仪器。它应用广泛,特别适合于测定物料尺寸和计数,尤其是确定颗粒形状。图1为其主要构成和运行原理示意。显微镜、电镜或电视摄像机等成像设备可作为图像源,直接观察样品,在宏观仪上用的是样品的照片或负片。通过扫描器将图像源的图像的光信号变为电信号,再通过图像处理系统,根据灰度分析把图像显示出来,然后对图像进行特征测量。监视器用以观察样品图像,显示测量结果和实现人机对话,整个仪器由计算机控制。图像分析仪分析速度快、准确、信息量大,但仪器价格昂贵。

  激光粒度计 用激光作光源,利用光的弗朗费(Fraunfer)衍射原理测定样品颗粒大小和分布的仪器(图2)。测量时将少许(<1g)样品和水放入仪器的搅拌器内均匀分散,当悬浮液循环通过样品室时,受到激光照射,根据弗朗费原理,颗粒直径越大,散射角越小,

  反之,则散射角越大;在光电检测器上显示出颗粒尺寸,并转变为电信号输入微机,经过软件系统处理,得到样品粒度分析结果。激光粒度计的测量范围为1~1800μm,在2~100μm范围内测量精度为±1%,大于200μm时,精度显著降低。分析一个样品的时间需1~3min。激光粒度计主要用于离线检测,经过适当处理也可用于在线检测。可分析固体粉末,也可以分析雾滴、乳胶等。仪器由微机控制,可自动处理数据和打印结果。使用方便,精度较高,但价格较贵。其发展方向是用激光全息照相代替光衍射。

  块状物料光学粒度计 主要用来测量皮带运输机上的块状物料粒度,有光敏式粒度计和电视摄像式粒度计等多种类型。光敏式粒度计是用灯光作光源,把矿块的形状投射到透镜上,由光敏检测器记录矿块尺寸信息;整个仪器由计算机和专用软件进行控制和处理数据;仪器测量范围为0~300mm,测量误差约1%;物料层越厚,精度越低。电视摄像式粒度计由电视摄像机、录像机、放录机、监控器和微机等组成;测量范围可分为八级,主要用来测量露天采矿时爆破的矿块的大小,也可以用于在线测量皮带运输机上大块物料的粒度,但灵敏度较低。

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