一種顆粒粒度儀的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種顆粒粒度儀，采用面陣圖像傳感器下置有顯微物鏡，顯微物鏡的焦面上置有樣品池，樣品池下置有兩個光源，透射光源和散射光源；測量微米級顆粒時，透射光源發出照明光，照亮被測顆粒樣品，顆粒圖像被顯微物鏡放大成像在像平面上，圖像被面陣圖像傳感器接收后獲得的圖像信號送到計算機處理，得到顆粒粒度分布；測量納米顆粒時，關閉透射光源，打開散射光源，散射光源發出的激光照射到納米顆粒樣品，納米顆粒因布朗運動產生的動態光散射信號通過顯微物鏡被面陣圖像傳感器接收，獲得的信號送到計算機處理，得到顆粒粒度分布。本發明利用一個圖像傳感器可以測量粒度范圍從納米到數百微米的顆粒，滿足寬范圍顆粒測量的要求。
【專利說明】一種顆粒粒度儀
[0001]
【技術領域】
[0002] 本發明涉及一種顆粒粒度儀，特別涉及一種基于圖像和動態光散射測量原理相結 合實現從納米到微米級顆粒粒度測量的測量裝置。
[0003]
【背景技術】
[0004] 顆粒測量方法根據被測顆粒的粒度大小不同，有多種測量原理和方法。對于微米 級大小(從大約1微米到數百微米)的顆粒，最主要方法是基于光散射理論的激光粒度儀，在 激光粒度儀中是測量顆粒的靜態散射光。其基本原理是當激光入射到被測顆粒時，顆粒會 散射入射激光，其散射光能的空間分布與顆粒的大小有關，測量其散射光能的空間分布，然 后應用光散射理論和反演算法可以獲得被測顆粒的粒度分布。在這種測量方法及基于該方 法發展的激光粒度儀中，因為只考慮顆粒的散射光強與顆粒大小的關系，所以稱為靜態光 散射法測量。這種方法適用于亞微米顆粒到微米顆粒的粒度測量，受靜態光散射原理的限 制，不能測量納米顆粒的粒度。為降低儀器的測量下限，有些儀器采用多角度前后向測量， 利用顆粒的散射光在不同角度上強度不同的特性來測得微米級顆粒的粒度。
[0005] 隨圖像傳感器件C⑶和CMOS的發展，基于圖像法測量原理的顆粒粒度測量儀器近 年來也有較快發展。該類儀器是直接測量每個顆粒的影像，計算和統計每個被測顆粒的粒 度，得到被測顆粒的粒度分布和平均粒徑。圖像法粒度測量儀的特點是對每個顆粒的粒度 進行測量，獲得的粒度分布準確性較高，其測量上限與鏡頭的放大倍率和圖像傳感器件的 傳感面積尺寸有關。但受光學原理的限制，圖像法顆粒粒度儀器測量下限在一般1微米左 右，小于該下限的顆粒測量誤差就會顯著增加，或無法測量。
[0006] 納米顆粒的粒度測量主要有電子顯微鏡和基于動態光散射理論而發展的多種動 態光散射納米顆粒粒度測量方法，其中最主要的是光子相關光譜法，Photon correlation spectroscopy，簡稱 PCS。
[0007] PCS納米顆粒粒度測量方法的基本原理是當一束激光入射到被測納米顆粒 樣品時，由于納米顆粒在液體中的布朗運動，其散射光會發生脈動，其脈動頻率的高低 與顆粒的擴散系數有關，而擴散系數久與顆粒的粒度大小有關，顆粒的擴散與粒度的關系 可以用Stocks-Einstein公式描述：
【權利要求】
1. 一種顆粒粒度儀，其特征在于，該儀器采用面陣圖像傳感器（1)作為測量元件，在所 述面陣圖像傳感器下布置顯微物鏡（2)，所述顯微物鏡（2)的焦面上置有樣品池（3)，樣品 池（3)下置有兩個光源，其中一個是采用發光二極管LED或微型燈泡的透射光源（4)，所述 的透射光源（4)布置在樣品池（3)和顯微物鏡（2)的軸線方向上，另一個是采用激光器的散 射光源（5)以5-90度的Θ角入射到樣品池（3)上；當測量微米級以上顆粒時，位于樣品池 (3 )下的透射光源（4)發出照明光，照亮樣品池（3 )中的被測顆粒樣品（6 )，顆粒圖像被顯微 物鏡（2)放大成像在像平面上，放大的圖像被面陣圖像傳感器（1)接收后獲得的圖像信號 送到計算機進行圖像處理，得到顆粒粒度分布和形狀因子參數；當測量納米顆粒時，關閉透 射光源（4)，打開散射光源（5)，散射光源（5)發出的激光照射到被測納米顆粒樣品（6)，納 米顆粒因布朗運動產生的動態光散射信號通過顯微物鏡被面陣圖像傳感器（1)接收，獲得 的信號送到計算機進行數據處理，得到顆粒粒度分布和形狀因子參數。
2. 根據權利要求1所述的顆粒粒度儀，其特征在于，所述的樣品池（3)為比色皿或載波 片。
3. 根據權利要求1所述的顆粒粒度儀，其特征在于，所述的透射光源（4)布置在與樣品 池（3)和顯微物鏡（2)的光軸成90度角，在顯微物鏡（2)的光軸和透射光源（4)發出的光 線垂直相交處置有全反棱鏡或反射鏡（8)。
4. 根據權利要求1所述的顆粒粒度儀，其特征在于，所述的面陣圖像傳感器（1)為CCD 或CMOS器件。
5. 根據權利要求1所述的顆粒粒度儀，其特征在于，所述的散射光源（5)所用的激光器 為半導體激光器LD或光纖激光器。
【文檔編號】G01N15/02GK104089858SQ201410346734
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月21日 優先權日:2014年7月21日
【發明者】蔡小舒, 周騖 申請人:上海理工大學