[實用新型]一種亞微米顆粒粒徑測量裝置

無效

• 申請號: 201120134609.X
• 申請日: 2011-05-03
• 公開（公告）號: CN202066769U
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 楊依楓;楊暉;鄭剛;劉國斌;邢世通
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本實用新型涉及一種檢測裝置，特別涉及一種亞微米顆粒粒徑測量裝置。

背景技術

顆粒物質在日常生活和工業生產中有著廣泛應用，其尺寸大小關系到工業流程、產品質量、能源消耗及生產過程的安全性。因此，顆粒粒徑的準確快速測量意義重大。光散射法以其適用范圍廣、使用限制少、測量速度快、支持在線測量等優勢成為應用最廣泛的粒徑測量法。目前應用較多的光散射法有衍射散射法、角散射法、動態光散射法以及后向散射譜分析法等。后向散射譜分析法出現較晚，但發展很快，近年來成為粒徑測量領域研究的熱點。其原理為：石英鹵素燈照射單分散顆粒系，光譜儀接收后向180o散射光信號并輸入計算機，計算機對光譜數據進行快速傅里葉變換（FFT），得到呈單峰特性的頻譜圖，頻譜圖峰值位置與顆粒粒徑存在線性關系，選取標準顆粒標定得到此函數關系，然后通過測量待測顆粒后向散射光譜得到顆粒粒徑。此裝置存在的缺陷是：石英鹵素燈波長范圍主要集中在可見光和紅外波段，對大粒徑顆粒測量精度較高，但對于粒徑小于1μm的亞微米顆粒測量誤差較大，一般在5%以上；光路一般采用透鏡組，結構復雜且調試困難。

發明內容

本實用新型是針對現有的測量裝置對小顆粒測量精度差，調試困難的問題，提出了一種亞微米顆粒粒徑測量裝置，解決亞微米顆粒的測量精度問題，而且能減小測量裝置體積，有利于在線測量。

本實用新型的技術方案為：一種亞微米顆粒粒徑測量裝置，氙燈出射的白光經過濾光片濾光后，經聚焦透鏡聚焦耦合到入射光纖，照射樣品池中的顆粒，出射光纖將顆粒后向散射光傳導至光譜儀，光譜儀采集光譜數據輸入計算機。

所述濾光片為截止波長為400nm的紫外濾光片。

所述入射光纖和出射光纖為纖芯直徑為200μm的光纖。

本實用新型的有益效果在于：本實用新型一種亞微米顆粒粒徑測量裝置，利于測量粒徑較小的亞微米顆粒；光路采用光纖傳導，裝置結構緊湊，調試方便；此外，本裝置的光路部分均采用普通光學部件，裝置成本低且易于維護，部件發生損壞時替換方便。

附圖說明

圖1為本實用新型一種亞微米顆粒粒徑測量裝置結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示氙燈1出射的白光經過截止波長為400nm的紫外濾光片2濾光，經聚焦透鏡3聚焦后耦合到纖芯直徑為200μm的入射光纖4，照射樣品池5中的顆粒，出射光纖6將顆粒后向散射光傳導至光譜儀7，光譜儀采集光譜數據輸入計算機8，計算機中預裝有數據采集軟件和擬合計算軟件，對光譜數據進行計算得到顆粒粒徑。其中，樣品池為圓柱形，底面直徑1.0cm，長度10cm，內表面涂有遮光材料以避免雜散光進入接收光纖。聚苯乙烯乳膠球樣品顆粒完全分散在蒸餾水中，濃度范圍為10^-4～10^-5g/cm³，以保證不相關單散射條件。兩根光纖末端浸沒深度相同，間距為300～500μm，與樣品池底部距離大于3cm，相對角位置精確校準，保證僅接收顆粒180o±3o立體角內的后向散射光。

本裝置的操作步驟為：

1）標定。取名義直徑為1μm、800nm、500nm、300nm和200nm的5組聚苯乙烯標準顆粒，分別配制濃度范圍為10^-4～10^-5g/cm³的溶液，通過超聲法完全分散在樣品池中。打開氙燈，光譜儀采集每組標準顆粒樣品的后向散射光譜數據并輸入計算機。軟件對光譜數據進行計算得到頻譜圖峰值對應的頻率值，再將5組頻率值與各自的名義直徑線性擬合，得到函數關系式。

2）測量。取待測聚苯乙烯顆粒配制成溶液，濃度范圍為10^-4～10^-5g/cm³，通過超聲法完全分散在樣品池中。打開氙燈，光譜儀采集后向散射光譜并輸入計算機，計算得到頻譜圖。找到峰值位置對應的頻率值，帶入上步得到的函數關系式即可計算得到顆粒粒徑。