一種激光粒度儀及粒度分布測試方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種激光粒度儀，包括：用于發(fā)射激光光束的激光光源；用于盛放待測樣品的樣品池；用于接收所述激光光束穿過所述待測樣品后產(chǎn)生的散射光，并將其轉換為散射光能量分布圖的，表面設置有圓環(huán)掩膜板的電荷耦合光電探測器；用于根據(jù)所述散射光能量分布圖計算所述待測樣品的粒度分布的計算器。本發(fā)明專利技術使用圓環(huán)掩膜板的目的是更加直觀的獲取接收散射光的各個像素點對應的位置，便于根據(jù)各個像素點對應的位置對散射光能量能量的提取，進而快速繪制散射光能量分布圖，加快計算所述待測樣品的粒度分布的運算速度。本發(fā)明專利技術還提供了一種粒度分布測試方法，具有上述效果。

Laser particle size analyzer and particle size distribution testing method

The invention discloses a laser particle size analyzer, which is used for laser light source for emitting a laser beam; a sample pool for the samples to be measured; for scattered light receiving the laser beam passes through the sample generated, and convert it to a light scattering energy distribution, the surface is provided with a charge coupled the photoelectric detector ring mask; according to the light scattering energy distribution to calculate the sample size distribution calculator. The invention uses ring mask is designed to correspond to more intuitive receiving the light scattering of each pixel position, easy to extract corresponding to each pixel location of the scattering light energy, and fast rendering of light scattering energy distribution, accelerate the speed of calculation of particle size distribution of the tested sample. The invention also provides a particle size distribution testing method, and has the above effect.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種激光粒度儀及粒度分布測試方法
本專利技術涉及儀器儀表
，特別涉及一種激光粒度儀，還涉及一種粒度分布測試方法。
技術介紹
激光粒度儀是根據(jù)顆粒能使激光產(chǎn)生衍射或散射得到散射譜測試粒度分布以及顆粒大小的儀器。其具體工作原理如下：由于激光具有很好的單色性和極強的方向性，所以一束平行的激光在沒有阻礙的無限空間中將會照射到無限遠的地方，并且在傳播過程中很少有發(fā)散的現(xiàn)象；當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。散射理論和實驗結果都告訴我們，散射角θ的大小與顆粒的大小有關，顆粒越大，產(chǎn)生的散射光的θ角就越小；顆粒越小，產(chǎn)生的散射光的θ角就越大。與此同時，散射光的強度代表該粒徑顆粒的數(shù)量。在不同的角度上測量散射光的強度，就可以得到樣品的粒度分布了。現(xiàn)有的技術中，市場上銷售的大部分的激光粒度儀產(chǎn)品利用硅光電二極管或者CCD、CMOS等光電原件作為探測器。硅光電二極管探測器可以直接對圓環(huán)探測單元接收到的光電信號進行后期的信號處理，缺點是直接利用CCD或CMOS等光電原件，需要在系統(tǒng)中添加對中調(diào)整程序，占用計算機運算內(nèi)存，降低運算速度，操作復雜。因此，如何提高粒度分布運算速度是本領域技術人員需要解決的技術問題。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的是提供一種激光粒度儀，利用圓環(huán)掩膜板獲取電荷耦合光電探測器接收散射光的像素點對應的位置，進而提高粒度分布運算速度。為解決上述技術問題，本專利技術提供一種激光粒度儀，包括：用于發(fā)射激光光束的激光光源；用于盛放待測樣品的樣品池；用于接收所述激光光束穿過所述待測樣品后產(chǎn)生的散射光，并將其轉換為散射光能量分布圖，表面設置有圓環(huán)掩膜板的電荷耦合光電探測器；用于根據(jù)所述散射光能量分布圖計算所述待測樣品的粒度分布的計算器。優(yōu)選的，在上述激光粒度儀中，所述圓環(huán)掩膜板包括多個同心圓環(huán)，最小半徑圓環(huán)的中心與所述電荷耦合光電探測器的光學中心重合。優(yōu)選的，在上述激光粒度儀中，還包括設置于所述激光光源與所述樣品循環(huán)裝置之間的準直擴束裝置。優(yōu)選的，在上述激光粒度儀中，所述準直擴束裝置為開普勒式激光擴束裝置，包括會聚透鏡和準直透鏡。優(yōu)選的，在上述激光粒度儀中，還包括位于所述會聚透鏡的焦點處的空間濾波器。優(yōu)選的，在上述激光粒度儀中，還包括設置于所述樣品循環(huán)裝置與所述光電探測器之間的成像透鏡，所述成像透鏡的焦點與所述光電探測器的中心重合。本專利技術還包括一種粒度分布測試方法，包括：步驟S1：將圓環(huán)掩膜板設置于激光粒度儀的電荷耦合光電探測器上，調(diào)整最小半徑圓環(huán)的中心與所述電荷耦合光電探測器的光學中心重合；步驟S2：激光光源發(fā)射的激光光束通過放有待測樣品的樣品池，形成散射光；步驟S3：所述電荷耦合光電探測器接收所述散射光，根據(jù)所述圓環(huán)掩膜板獲取接收所述散射光的像素點的坐標；步驟S4：根據(jù)所述像素點的坐標繪出所述散射光能量分布圖，并計算所述待測樣品的粒度分布。優(yōu)選的，在上述粒度分布測試方法中，所述步驟S2之前，還包括：步驟S11：調(diào)整所述圓環(huán)掩膜板中最小半徑圓環(huán)的中心與所述電荷耦合光電探測器的光學中心重合；步驟S12：所述激光光束通過沒有所述放置待測樣品的所述樣品池，入射至所述電荷耦合光電探測器上；步驟S13：判斷所述激光光束在所述電荷耦合光電探測器上的光斑是否落在所述最小半徑圓環(huán)的中心，若否，則調(diào)整所述激光光束在所述電荷耦合光電探測器上的對中，若是，則執(zhí)行所述步驟S2。本專利技術提供了一種激光粒度儀，包括：用于發(fā)射激光光束的激光光源；用于盛放待測樣品的樣品池；用于接收所述激光光束穿過所述待測樣品后產(chǎn)生的散射光，并將其轉換為散射光能量分布圖的，表面設置有圓環(huán)掩膜板的電荷耦合光電探測器；用于根據(jù)所述散射光能量分布圖計算所述待測樣品的粒度分布的計算器。本專利技術使用圓環(huán)掩膜板的目的是更加直觀的獲取接收散射光的各個像素點對應的位置，便于根據(jù)各個像素點對應的位置對散射光能量能量的提取，進而快速繪制散射光能量分布圖，加快計算所述待測樣品的粒度分布的運算速度。本專利技術還提供了一種粒度分布測試方法，具有上述效果。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術實施例所提供的激光粒度儀示意圖；圖2為本專利技術實施例所提供的表面設置有圓環(huán)掩膜板的電荷耦合光電探測器示意圖；圖3為本專利技術實施例所提供的粒度分布測試方法示意圖。具體實施方式為使本專利技術實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。請參考圖1和圖2，圖1為本專利技術實施例所提供的激光粒度儀示意圖；圖2為本專利技術實施例所提供的表面設置有圓環(huán)掩膜板的電荷耦合光電探測器示意圖。在一種具體的實施方式中，本專利技術提供一種激光粒度儀，包括：用于發(fā)射激光光束的激光光源1；用于盛放待測樣品的樣品池3；用于接收所述激光光束穿過所述待測樣品后產(chǎn)生的散射光，并將其轉換為散射光能量分布圖，表面設置有圓環(huán)掩膜板的電荷耦合光電探測器5；用于根據(jù)所述散射光能量分布圖計算所述待測樣品的粒度分布的計算器6。具體的，本實施例提供的激光粒度儀，其具體設置方式以及工作方式請參考現(xiàn)有技術，在此不再贅述。用電荷耦合光電探測器5替代硅光電二極管組成的探測器，可以實現(xiàn)被測粒徑范圍內(nèi)全數(shù)據(jù)的采集，不再受光刻技術、加工工藝等的局限，具有更加廣泛地應用。電荷耦合光電探測器5是利用內(nèi)光電效應取得光電轉換產(chǎn)生信號電荷的光電器件，其是由多個電荷耦合單元組成的。以金屬氧化物半導體晶體管(英文名稱：MetalOxideSemiconductor，簡稱MOS)電容器作為其基本單元。MOS電容器是用氧化的方法在P型或N型硅襯底的表面上生成一層二氧化硅層，然后在二氧化硅層上蒸鍍一層金屬膜，最后以光刻的方法制成柵狀電極，這樣就構成MOS電容轉移器件，其單個MOS電容器就是CCD探測器的一個像素或一個光敏元。利用光刻技術制作掩膜版是通過一系列生產(chǎn)步驟將晶圓表面薄膜的特定部分除去的工藝。在此之后，晶圓表面會留下帶有微圖形結構的薄膜。通過光刻工藝過程，最終在晶圓上保留的是特征圖形部分。在電荷耦合光電探測器5表面設置圓環(huán)掩膜板的目的是更加直觀的獲取接收散射光的各個像素點對應的位置，便于根據(jù)各個像素點對應的位置對散射光能量能量的提取，進而快速繪制散射光能量分布圖，加快計算所述待測樣品的粒度分布的運算速度。需要指出的是，激光光源1可以根據(jù)需求進行選用，如可以為紅外光激光光源1或者藍光激光光源1等，均在保護范圍內(nèi)。在上述激光粒度儀的基礎上，所述圓環(huán)掩膜板包括多個同心圓環(huán)10，最小半徑圓環(huán)的中心與所述電荷耦合光電探測器5的光學中心重合。如圖2所示，圓環(huán)掩膜板包括多個同心圓環(huán)10，圓環(huán)可以為鋼環(huán)等材質(zhì)，同心圓環(huán)10的數(shù)量以及半徑不做具體限定，均在保護范圍內(nèi)。在上述激光粒度本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種激光粒度儀，其特征在于，包括：用于發(fā)射激光光束的激光光源；用于盛放待測樣品的樣品池；用于接收所述激光光束穿過所述待測樣品后產(chǎn)生的散射光，并將其轉換為散射光能量分布圖，表面設置有圓環(huán)掩膜板的電荷耦合光電探測器；用于根據(jù)所述散射光能量分布圖計算所述待測樣品的粒度分布的計算器。

【技術特征摘要】
1.一種激光粒度儀，其特征在于，包括：用于發(fā)射激光光束的激光光源；用于盛放待測樣品的樣品池；用于接收所述激光光束穿過所述待測樣品后產(chǎn)生的散射光，并將其轉換為散射光能量分布圖，表面設置有圓環(huán)掩膜板的電荷耦合光電探測器；用于根據(jù)所述散射光能量分布圖計算所述待測樣品的粒度分布的計算器。2.如權利要求1所述的激光粒度儀，其特征在于，所述圓環(huán)掩膜板包括多個同心圓環(huán)，最小半徑圓環(huán)的中心與所述電荷耦合光電探測器的光學中心重合。3.如權利要求2所述的激光粒度儀，其特征在于，還包括設置于所述激光光源與所述樣品循環(huán)裝置之間的準直擴束裝置。4.如權利要求3所述的激光粒度儀，其特征在于，所述準直擴束裝置為開普勒式激光擴束裝置，包括會聚透鏡和準直透鏡。5.如權利要求4所述的激光粒度儀，其特征在于，還包括位于所述會聚透鏡的焦點處的空間濾波器。6.如權利要求5所述的激光粒度儀，其特征在于，還包括設置于所述樣品循環(huán)裝置與所述光電探測器之間的成像透鏡，所述成像透鏡的焦點與所述光電探測器的中...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：黨博石，劉英，姜洋，杜杰，邢妍，王天驕，
申請(專利權)人：中國科學院長春光學精密機械與物理研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：吉林,22