中国粉体网讯 2020年7月3日，由中国粉体网联合中国颗粒学会颗粒测试专委会、北京粉体技术协会共同举办的“粉体粒度表征及在线检测技术网络研讨会”如期进行。来自珠海真理光学仪器有限公司的张福根董事长带来精彩的《散射光测量中的角度盲区及其对粒度测量的影响》报告。
激光粒度仪是通过颗粒的衍射或散射光的空间分布（散射谱）来分析颗粒大小的仪器，采用Furanhofer衍射及Mie散射理论，测试过程不受温度变化、介质黏度，试样密度及表面状态等诸多因素的影响，只要将待测样品均匀地展现于激光束中，即可获得准确的测试结果。
近些年来，激光粒度仪发展迅速，同时，激光衍射/静态光散法粒度测试技术（激光粒度仪）存在的若干问题也日益突出，亟待完善。
（1）散射光测量的角度盲区
（2）爱里斑反常变化（ACAD）的困扰
（3）反演算法的缺陷
张老师的报告主要以散射光测量的角度盲区为主，由简入深，从激光粒度仪的基本原理到几种典型光学系统的测量角局限再到散射光信号的不完整对粒度测量的影响，以及最后的总结和展望。
第一部分，激光粒度测试的基本原理中，张老师从光学原理、光学系统、反演算三个方面进行了介绍。
激光衍射/静态光散射法粒度测量的技术可分为三个部分，同时激光粒度仪测试技术的进步，也是围绕这三个方面展开。
（1）获得准确的散射光能分布信号（e1,e2,......em）;
（2）运用适当的物理理论预先计算散射光能矩阵K；
（3）通过适当的反演算法，计算粒度分布（W1，W2,......Wn）
第二部分，介绍了激光粒度仪采用的典型光学系统，经典的傅里叶变换系统、逆傅里叶变换结构等内容。
第三部分对测量盲区造成的散射信号丢失及其对粒度测量的影响中，针对测量盲区窗口问题，将传统的平行玻璃窗口和斜置梯形窗口进行对比，发现斜置梯形窗口的盲区比传统的平行玻璃窗口明显减小。
斜置梯形窗口玻璃方案的思路来自于当散射角大于临界角，全反将在玻璃和空气界面发生时，把玻璃表面切成斜面，让大角散射光线出射。
真理光学的LT3600仪器采用了上述思路。将窗口玻璃斜置10°，值得注意的是，将窗口玻璃斜置10°后，小角光的聚焦像差可以忽略，但又能进一步扩大前向散射角的上限到80°。
张老师在直播中介绍，这种梯形结构理论早在20多年前就有人提出，或许是因为这种结构在应用中存在着平面出射的散射光和从斜面出射的散射光在空气中会相互串扰的问题没有很好的应用。而真理光学通过应用防串条和遮光格栅，解决了串扰问题。
最后，张老师特别强调，虽然现在激光粒度仪的应用已经非常广泛，也有很多人认为这项技术已经非常成熟、可靠，但还是存在一些需要完善的地方，盲目地相信仪器给出的测量结果，可能会被测试结果所误导。
张老师在最后总结，单就大角散射光测量盲区来说，主要影响100到400nm颗粒的测量，对经典结构的光学系统，最大测量角度受傅里叶镜头的孔径角限制，最大测量角小于30°，仪器的测量下限大约为400nm；而对逆傅里叶变换系统，如果采用平板玻璃窗口，最大测量角受反射限制，最大测量角不大于45°，测量下限约300nm。
而对于斜置的梯形窗口，可以将散射光的最大测量角扩大到80°。在目前看到的各种仪器中，这是能测的最大前向散射角。结合后向散射光，可将测量下限延伸到100nm。但还是存在80°到135°之间的盲区。
最后，张老师说，他的团队将会设法补上这个最后缺陷，使激光粒度仪的性能（例如分辨率）进一步提高。
下面是张老师直播过程的一些问题
（中国粉体网编辑整理/茜茜）
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