레이저 입도 측정기주로 재료의 입도 크기와 입도 분포를 측정하는 데 사용되며 무기 분석, 유기 분석과 생물 분석에서 비교적 자주 사용하는 입도 분석 기기이다.그 원리는 레이저 산란에 기초하여 산란광의 강도와 각도를 측정하여 샘플의 입자의 크기 분포를 확정한다.이런 기구는 고정밀도, 빠른 측량, 측정 범위가 넓고 조작이 간편하다는 등의 장점을 가지고 있다.

레이저 입도 측정기는 레이저를 이용해 시료의 입자를 산란하고, 산란광의 강도와 각도를 측정해 입자의 크기와 분포 상황을 계산하는 원리다.구체적으로 샘플이 기기에 주입되면 레이저 빔이 샘플 입자에 비쳐 산란된다.산란광은 수집 시스템을 통해 수집되고 광학 부품이 초점을 맞춘 후 검출기에 투사된다.검출기는 산란광의 강도와 산란 각도를 측정하고 분석 및 처리를 위해 데이터를 컴퓨터로 전송합니다.Mie 이론과 광산란 법칙에 따라 샘플에서 입자의 크기 분포를 계산 할 수 있습니다.

　　레이저 입도 측정기의 구성 요소:

1. 광학 시스템 (핵심)

이것은 레이저 빔을 생성하고 산란 광 신호를 수집하는 장비의"심장"입니다.

레이저 광원(Laser Source):

기능: 고강도, 고상간성, 파장이 안정된 단색 레이저 빔 (상용 파장이 633nm인 He-Ne 레이저 또는 405nm/650nm인 반도체 레이저) 을 발사한다.

요구: 빔의 품질이 좋고 출력이 안정적이며 발산각이 작다.

옵티컬 패스(Optical Path):

빔 익스팬더 (Beam Expander): 원시 레이저 빔을 확대하여 평행도가 높은 준직 빔을 형성하고 샘플 영역을 균일하게 조사합니다.

푸리예 렌즈 (Fourier Lens): 다양한 각도에서 산란된 빛을 초점 평면의 탐지기에 초점을 맞추기 위해 샘플 풀 뒤쪽에 있습니다.그 초점 거리는 계기의 측정 범위를 결정한다.

공간 필터(Spatial Filter): 일반적으로 레이저 빔의 잡잡한 광선과 높은 단계의 회절을 필터링하여 순수한 기본 모드 광선을 얻는 데 사용되는 핀홀이 있습니다.

디텍터 시스템(Detector System):

기능: 입자가 산란하는 레이저 신호를 수신하고 계량화한다.

구성: 다중 루프, 다중 채널 광전 탐지기로 구성된 초점 평면 배열.

중심 탐지기: 산란되지 않은 투과광 (샘플 농도 계산용) 을 수신합니다.

외곽 루프 탐지기: 여러 개의 동심 루프와 부채형 영역으로 구성되어 있으며, 각각 다른 산란 각도의 광 신호를 수신합니다.작은 입자 산란광은 전방향 작은 각도에 집중되어 외곽 고리 작은 각도 통로에 수신된다;큰 입자의 산란광은 전방 큰 각도와 측면 방향을 포함하여 더 넓은 각도에 분포되어 있으며, 외곽 고리의 큰 각도와 측면 통로에 의해 수신된다.

역할: 광신호를 전기신호로 변환하고 각도에 따라 공간을 분별한다.

2. 샘플 시스템 (핵심)

측정 대기 입자 샘플을 단일 분산 상태로 빔에 도입하는 것을 책임진다.

샘플 풀(Sample Cell):

기능: 샘플을 수용하고 레이저 빔이 이 영역을 통과하여 입자를 비춘다.

재질: 일반적으로 석영 또는 고품질 광학 유리로 투광성과 화학 불활성을 보장합니다.

유형:

습식 분산 시스템(Wet Dispersion Unit): 가장 일반적입니다.시료가 액체 (일반적으로 물 또는 유기 용매) 에 떠 있는 순환 풀을 포함합니다.

건식 분산 시스템(Dry Dispersion Unit): 분말 샘플에 사용되며 공기 흐름(압축 공기 또는 질소)을 통해 분말을 분산시키고 빔을 불어 보냅니다.

분산 및 순환 시스템 (습식 전용):

초음파 분산기 (Ultrasonic Probe/Bath): 초음파 에너지를 가하여 입자를 분산시켜 단일 입자를 분산시킵니다.

믹서(Stirrer): 시료 부유액의 균일성을 유지하고 과립의 침강을 방지한다.

순환 펌프(Circulation Pump): 시료 풀과 파이프에서 부유액을 순환시켜 측정의 대표성을 확보합니다.

샘플링 (옵션):

자동 샘플링기는 여러 차례의 샘플의 무인 당직 측정을 실현하여 통량을 높일 수 있다.

3. 전자 제어 시스템

계기 각 부품의 조화로운 운행과 신호 처리를 책임진다.

주 제어 회로 기판:

레이저 스위치, 초음파, 믹서, 펌프, 밸브 등 부품의 작동과 정지와 파라미터를 제어한다.

신호 증폭 및 채집 카드:

탐지기가 출력하는 희미한 전기 신호를 증폭, 필터링하여 디지털 신호(A/D 변환)로 변환하여 컴퓨터에 전송한다.

전원 공급 장치 모듈:

레이저, 펌프, 초음파, 제어 회로 등에 안정적인 작동 전원을 공급한다.

4. 소프트웨어 시스템 (대뇌)

데이터 처리, 분석, 디스플레이 및 보고 생성을 담당합니다.

계측 제어 소프트웨어:

초음파 시간, 믹서 속도, 차광도, 측정 시간 등의 측정 매개변수를 설정하고, 측정 시작/중지, 측정 장비 상태를 모니터링하는 사용자 인터페이스를 제공합니다.

데이터 반사 알고리즘:

핵심 기능: 탐지기에서 수집한 산란 광의 강도 분포 데이터에 근거하여 미씨 산란 이론 (Mie Scattering Theory) 이나 부랑화비 연사 이론 (Fraunhofer Diffraction Theory) 을 응용하여 복잡한 수학 반연 계산을 진행하여 입자의 입경 분포 (부피 분포, 수량 분포 등) 를 얻는다.

시료와 분산 매체의 굴절률과 흡수율 등 광학 파라미터를 입력해야 한다.

데이터 분석 및 보고 소프트웨어:

입경 분포 커브 (히스토그램, 누적 분포 커브) 를 표시합니다.

피쳐 값 계산 및 보고: D10, D50(중위 지름),D90,평균 입경, 비표면적 등.

데이터 비교, 통계 분석, 보고서 템플릿 생성 기능을 제공합니다.

5. 보조부품

케이스 및 랙:

기계적지지를 제공하고 외부광선과 전자기교란을 차단하여 측정환경의 안정을 보장한다.

온도 센서(옵션):

시료의 온도를 모니터링합니다. 온도는 분산 매체의 점도와 굴절률에 영향을 줄 수 있기 때문입니다.

자동 대중 시스템 (하이 d 모델):

레이저 빔이 샘플 풀 중심을 정확하게 통과하도록 보장하여 측정 정밀도와 중복성을 향상시킵니다.