激光粒度儀是利用顆粒對光的散射(衍射)現(xiàn)象測量顆粒大小的。即光在行進過程中遇到顆粒(障礙物)時,會有一部分偏離原來的傳播方向,顆粒尺寸越小,偏離量越大;顆粒尺寸越大,偏離量越小.散射現(xiàn)象可用嚴格的電磁波理論,
即Mie散射理論描述。當(dāng)顆粒尺寸較大(至少大于2倍波長),并且只考慮小角散射(散射角小于5°)時,散射光場也可用較簡單的Fraunhoff衍射理。
激光粒度儀是根據(jù)顆粒能使激光產(chǎn)生散射這一物理現(xiàn)象測試粒度分布的。由于激光具有很好的單色性的方向性,所以在沒有阻礙的無限空間中激光將會照射到無窮遠的地方,并且在傳播過程中很少有發(fā)散的現(xiàn)象。
米氏散射理論表明,當(dāng)光束遇到顆粒阻擋時,一部分光將發(fā)生散射現(xiàn)象,散射光的傳播方向?qū)⑴c主光束的傳播方向形成一個夾角θ,θ角的大小與顆粒的大小有關(guān),顆粒越大,產(chǎn)生的散射光的θ角就越?。活w粒越小,產(chǎn)生的散射光的θ角就越大。即小角度(θ)的散射光是有大顆粒引起的;大角度(θ1)的散射光是由小顆粒引起的,如圖2所示。進一步研究表明,散射光的強度代表該粒徑顆粒的數(shù)量。這樣,測量不同角度上的散射光的強度,就可以得到樣品的粒度分布了。
為了測量不同角度上的散射光的光強,需要運用光學(xué)手段對散射光進行處理。我們在光束中的適當(dāng)?shù)奈恢蒙戏胖靡粋€富氏透鏡,在該富氏透鏡的后焦平面上放置一組多元光電探測器,不同角度的散射光通過富氏透鏡照射到多元光電探測器上時,光信號將被轉(zhuǎn)換成電信號并傳輸?shù)诫娔X中,通過專用軟件對這些信號進行處理,就會準確地得到粒度分布了。