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      珠海歐美克儀器有限公司經(jīng)過多年的技術(shù)積累后研發(fā)出的一款高性能激光粒度分析儀-Topsizer高精度智能激光粒度儀。它具有量程寬（0.02-2000μm）、重復(fù)性好（重復(fù)性誤差：≤±0.5%）、精度高（準(zhǔn)確性誤差：≤±1%）、測(cè)試結(jié)果真實(shí)、可靠性高等諸多優(yōu)點(diǎn)，真正站在了當(dāng)前粒度檢測(cè)領(lǐng)域的前沿，代表了中國粒度檢測(cè)與分析技術(shù)的新高度。Topsizer高性能激光粒度儀自發(fā)布以來受到廣大行業(yè)客戶以及媒體的關(guān)注，并且憑借出色的性能特點(diǎn)建立起了頗具規(guī)模的客戶群體，得到了廣泛的應(yīng)用和認(rèn)可，在此特意向一直以來支持我公司的廣大朋友表示衷心的感謝！

      應(yīng)廣大客戶的要求，針對(duì)Topsizer這款先進(jìn)激光粒度儀所應(yīng)用的技術(shù)特點(diǎn)給大家進(jìn)一步介紹，這次主要介紹的內(nèi)容是雙光源技術(shù)對(duì)增強(qiáng)激光粒度儀亞微米顆粒測(cè)試性能的研究，Topsizer的精度之所以能在國內(nèi)同行之中獨(dú)占鰲頭，就是得益于對(duì)這個(gè)技術(shù)的熟練應(yīng)用！

    目前，在用激光靜態(tài)散射法測(cè)量顆粒的粒度分布時(shí)，通常是將顆粒樣本分散在流動(dòng)的懸浮介質(zhì)（通常是水）中，然后流過測(cè)量窗口，同時(shí)用激光垂直照射測(cè)量窗口，在測(cè)量窗口前面和后面放置光電探測(cè)器測(cè)量顆粒的散射光信號(hào)，然后經(jīng)過計(jì)算機(jī)進(jìn)行反演計(jì)算從而得到顆粒樣本的粒度分布曲線。而顆粒樣本的散射光從水中經(jīng)過玻璃出射到空氣中時(shí)，會(huì)受到全反射現(xiàn)象的影響，從而導(dǎo)致某些角度的散射光無法被光電探測(cè)器探測(cè)到，最終可影響到0.1mm~1.0mm的亞微米顆粒粒度測(cè)量[1]。若選擇垂直于散射面的光源偏振態(tài)，可以改善0.3mm~1.5mm粒度范圍的測(cè)試性能[2]，但是散射光在從水中經(jīng)過窗口玻璃出射到空氣中時(shí)的透過率在大角度散射時(shí)會(huì)降低，這就對(duì)探測(cè)器的靈敏度及儀器的噪聲水平提出了更高的要求。國產(chǎn)激光粒度儀幾乎全部都是采用激光束正入射到測(cè)量窗口的光路結(jié)構(gòu)，其測(cè)試結(jié)果不可避免地在亞微米區(qū)間會(huì)受到影響。國外公司如英國馬爾文公司Mastersizer2000粒度儀采用藍(lán)光斜入射[3]、德國FRITSCH公司analysette22粒度儀采用棱鏡形狀測(cè)量窗口[4]、日本島津公司SALD-7101粒度儀采用在窗口側(cè)面放置探測(cè)器[5]等方法來處理全反射的影響從而提升儀器的亞微米顆粒測(cè)試性能。珠海歐美克儀器有限公司對(duì)激光粒度儀亞微米顆粒測(cè)試性能進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究，在此基礎(chǔ)上采用雙光源技術(shù)比較有效地提升了激光粒度儀亞微米顆粒的測(cè)試性能[6]，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，使得國產(chǎn)激光粒度儀的性能提升了一個(gè)臺(tái)階。

 雙光源技術(shù)增強(qiáng)激光粒度儀的亞微米顆粒測(cè)試性能的原理

    激光粒度儀亞微米顆粒的測(cè)試性能一直是國產(chǎn)儀器性能的一個(gè)瓶頸。從原理上分析，亞微米顆粒難以很好地測(cè)量主要由以下兩個(gè)方面的原因造成：（1）角度測(cè)量盲區(qū)問題；（2）微弱信號(hào)測(cè)量難題。

圖1  平行光照明系統(tǒng)示意圖

圖2  會(huì)聚光照明系統(tǒng)示意圖

角度測(cè)量盲區(qū)的形成如圖1和圖2所示，對(duì)于圖1所示的平行光照明系統(tǒng)，空氣中的接收角受工作距離L和付里葉透鏡孔徑D的限制，最大只能達(dá)到40°左右，折算到水介質(zhì)中為29°，在有后向接收時(shí)，存在29°~141°之間的測(cè)量盲區(qū)；對(duì)于圖2所示的會(huì)聚光照明系統(tǒng)，空氣中的接收角理論上最大可達(dá)90°，折算到水介質(zhì)中為49°（全反射角），在后向有接收時(shí)，存在49°~131°的盲區(qū)。這些角度測(cè)量盲區(qū)的存在對(duì)激光粒度儀亞微米顆粒的測(cè)試性能不可避免地造成了一定的影響[1]。

    微弱信號(hào)測(cè)量難題主要源于亞微米顆粒的光散射特性，根據(jù)瑞利散射近似[7]，相對(duì)散射截面積與粒徑的4次方成正比，亞微米顆粒散射光強(qiáng)隨著粒徑減小而急劇減弱，從而導(dǎo)致亞微米顆粒的光散射信號(hào)很難測(cè)量，因此也就很難準(zhǔn)確測(cè)得亞微米顆粒粒度分布的數(shù)據(jù)。

圖3  雙光源技術(shù)示意圖

    為了有效解決上述的亞微米顆粒測(cè)量難題，我們?cè)趦x器設(shè)計(jì)中采用了雙光源技術(shù)，也就是在傳統(tǒng)的波長(zhǎng)為633nm的He-Ne激光光源的基礎(chǔ)上增加了藍(lán)光光源，如圖3所示。藍(lán)光采用高亮度LED光源，波長(zhǎng)為455nm。從原理上來說，采用了增加藍(lán)光的雙光源技術(shù)之后，有以下兩個(gè)好處：（1）斜入射結(jié)構(gòu)突破了紅光全反射限制，相當(dāng)于填補(bǔ)了角度盲區(qū)；（2）根據(jù)瑞利散射(相對(duì))截面公式：

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