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全球领先的颗粒粒度分析仪

LOT 激光光阻法

2019-04-15 17:51:14

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        对于亚微米以上的颗粒粒度测量,有许多表征方法:包括筛分、光学显微镜、沉积、激光衍射、电子和光学计数器。每种技术都有其优点和缺点:计数方法有着很高分辨率,但不能与显微镜载玻片上的气载颗粒或颗粒一同使用;激光衍射法仪器测量速度很快,简单易用,重复性也不错,但是测量分辨率较低;基于离心/沉降方法的仪器具有良好的分辨率和准确性,但测量时间长且操作较繁琐;显微镜测量可以获得有关形状的重要信息,但测量相对较慢,特别是对于宽分布,需要大量取样速度就更慢了。筛分方法非常便宜,但测量分辨率过低,并且需要使用技巧和长期维护。


几年随着相关技术的成熟,基于时间变换的激光光阻技术(TOT)提供了令人兴奋的优点:

  • 测量是在单个粒子上进行的,因此分辨率相对较高;

  • 与区域计数器不同,尺寸不是由脉冲高度决定的,而是由脉冲宽度决定,因此,测量系统无需校准。

  • 最重要的是测量结果不依赖与被测样品的物理/光学性质。


LOT 激光光阻法的基本原理:


1是基本的光路结构。波长λ=632.8nm经准直的氦氖激光束通过楔形棱镜(WP),该楔形棱镜使光束偏离光轴,偏转角为θd,WP以角频率m=2πυ旋转。透镜(LA)使用焦距为F的透镜将光束聚焦为1.2mm的光斑尺寸(按照1/e2光强),旋转聚焦的偏转光束形成了空间直径为D的圆,为了简单起见 ,目前假定D >> dp(dp是颗粒直径)。 颗粒以各种方式呈现在光束中:流动或搅拌的液体中; 在光栅扫描的显微镜载玻片上;在流动的空气中; 或者干脆沉淀在空气或液体中。光电二极管垂直于光轴放置在颗粒后面。

 

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在光束穿过粒子的过程中,光电二极管上的信号较低。理想情况如图2所示。通过测量脉冲宽度并乘以切向速度(VT=ωF tanθd),可以得到光束在粒子上行进的距离。 这个距离与粒度相等,实际上, LOT技术是从原始数据计算粒度最简单的方法之一。


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由于楔形透镜的转速远高于颗粒运动速度,在测量ΔT时,颗粒近似与静置:

                                                                                  D=V× ΔT

                                                                                其中 D是颗粒直径;

                                                                                         V是光束旋转速度

                                                                                         ΔT是遮蔽时间


  尽管颗粒的折光指数与吸收会对信号波形有影响,但是与信号宽度无关。因此LOT方法是真正的绝对法测量,无需折光/吸光等物理或光学参数 

   可以对混合样品进行精确测定。


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    当扫描颗粒非直径区域时,对脉冲的影响为:

        - 由于微粒边沿是沿弦方向而非直径倾斜,所以脉冲边缘的陡峭度较小 

        - 脉冲振幅较小,因为激光光斑可能不会完全被粒子遮挡,而在其边缘处穿过。


图像法:


    不是所有颗粒都是能够使用球型模型等效其粒径的:纤维、棒状、非规则形状 -Feret直径、形状因子与长宽比

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对于纤维样品的表征:LOT+图像法

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