激光衍射顆粒大小分析程序需要 PIDS 評定小顆粒

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簡介

激光衍射技術在各種各樣的域適用。當微粒變得更小，與輕的波長 (d/λ) 減少微粒維數比和分散模式是更加平穩和較没有角受撫養者，造成更多困難在確定正確的範圍值。要改進這個能力評定小顆粒，有可以接受擴大更低的範圍限額，當評定微粒使用激光衍射時的三方法。

擴展更低的大小限額的第一個途徑是通過增加這個有角檢測的範圍。如果使用第一個最小數量的有角地點在分散模式的，準確地估量範圍的標準，評定有的範圍的直徑小於 0.5 μm，這個最大檢測的角度比 90 度 (圖 1) 必須極大。因此，為了估量一個亞微米微粒，檢測有角範圍必須被設計報道角度至少一樣大像 90 度; 實際上，這個最大檢測的角度可以是一樣大像 175°。

圖 1. 對分散模式和第一個最小數量的角度依賴性。

分散模式是輕的波長和顆粒大小的功能。他們的差異與在微粒維數和波長 (d/λ) 之間的比例有關。在分散配置文件創建微細結構非常地減少的干涉作用，當 d/λ少於 0.5 時是。如果光波長是更短的，這個比例增加，并且更低的大小限額有效被擴大。換句話說，分散模式是壓縮的在更短的波長，并且更多信息 (結構) 顯示在同一個有角範圍與使用長波長，什麼比較可以獲得。實際上，這個最短的波長約為 350 毫微米。多數材料實際上，陳列嚴格的吸收在短波長比 300 毫微米。使用λ光 = 375 毫微米，更低的大小限額可以延伸到那的一半可獲得通過使用λ光 = 750 毫微米。

極化強度有差別分散 (PIDS)

作早期工作在 Beckman 犁刀，多數激光衍射製造商廣泛使用上述二個途徑，即有角檢測的範圍和短波，估量小顆粒。然而，使用仅這兩個途徑，估量是十倍直徑的毫微米的更小的顆粒，不能達到。圖 2 是顯示小顆粒的非常緩慢的角變化的一個立體顯示器。對於微粒小於 200 毫微米，甚而通過採取上述二個途徑的福利，得到一個準確範圍是難的。然後，二個不同途徑在儀器製造商中被發展了。一个是外推從這個被評定的低限到一個低限，有時甚而在理論上的更低的大小限額，即 10 毫微米之外。由於此，數據在這個被外推的區域可以是不正確的。

另一個途徑將使用分散的光的偏振效應。垂直被對立的分散的光有多種分散模式和微細結構從那水平地偏光小顆粒的。這個關鍵字典型小顆粒的水平的_h分散強度 (i) 是有至少大約 90 個程度。通過結合偏振效應與波長依賴性在大角度，更低的大小限額可以延伸到一樣低像，幾乎到達這個理論上的限額的 40 毫微米。此聯合的途徑叫作 Beckman 犁刀給予專利的 (PIDS)極化強度有差別的分散技術。

圖 2。 米氏散射強度三維顯示我_V 從範圍的單位體積與相對 R.i. 的 m = 1.50 + 在λ的 0i = 750 毫微米。

分散從不同的極化的圖 3。

偏振效應的始發地可以接下來瞭解 (圖 3)。當一個非常微粒子，小於光波長，位於一個光束時，光的擺動的電場導致在這個微粒，即在反覆包括微粒移動的原子的電子的擺動的偶極矩相對這個固定式微粒。電子的導致的行動將是朝這個電場並且垂線的動擺的方向對這個光束的傳送的方向。由於光的橫向本質，這個擺動的偶極四面八方放熱光除了在動擺方向; 如果這臺探測器面對動擺的方向它從唯一偶極不會接受分散。當這個光束在 v 方向或 h 方向被對立，分散強度一個_v 特定角度的_h 我和 I 將是不同的。之間區別我和_v I， (_h即 I - I)，_v _h稱 PIDS 信號。當顆粒大小增加，內部微粒干涉做微粒工作情況從那一個簡單的偶極偏離，并且分散模式將變得更加複雜。對於微粒子， PIDS 信號是大致二次方曲線被集中在 90 度。对更大的微粒對更小的角度和附屬峰頂的模式班次看上去由於散射系數。因為 PIDS 信號依靠顆粒大小相對輕的波長，關於粒度分佈的有價值的信息可以通過評定 PIDS 得到發信號在幾個波長。

圖 4 在最大值中相反顯示轉移和更改多種直徑微粒的。此外，因為 PIDS 信號變化在不同的波長， PIDS 信號的評定在幾個波長的將提供可以用於進一步精煉範圍檢索進程的另外的分散信息。

圖 4. 小的_v_h PSL I-I 在水 (λo 中 = 450 毫微米)。虛線： d = 150 毫微米; 破折線： d = 100 毫微米; 并且實線： d = 50 毫微米。

從圖 4，有角模式 100 的毫微米和甚而 50 個毫微米微粒的是可認識的，除轉移之外在對稱中軸。通過理論上的模擬和實際實驗被驗證了微粒小於大約 200 毫微米準確大小通過分散強度沒有使用 PIDS 技術是困難和很可能不切實際的。三個途徑 (更寬的有角範圍、波長差異和偏振效應) 的組合使用光散射，提高亞微米微粒的準確描述特性。

圖 5 是在激光衍射實驗檢索的一個典型的 trimodal 配電器使用 PIDS 技術在多個波長 (lo = 450， 600， 750 和 900 毫微米) 和在與角度的一個分散有角範圍至 144 度，與 (實線) 和沒有 (破折線) 使用偏振效應。虛線在這個混合物顯示乳汁的名義上的直徑值如報告由 PSL 供營商。沒有 PIDS 技術，既使當曾經信息會集了在大散射角和短的波長，最小的要素丟失。圖 6 是在表分析的這個 (SEM)範例的掃描電子顯微鏡術圖像微粒的三個不同範圍能被看到的 5。