激光遮挡理论

图 1: 使用激光遮挡理论(LOT)和动态粒形分析的系统结构示意图

图2: 激光遮挡理论的时间域信息

图1给出了安米德 EyeTech粒度测量系统的示意图，测量使用的是波长为632.8纳米的He-Ne 激光束（A），其功率为2mW,通过旋转的锲形棱镜（B）对样品测量区域（G）进行圆形扫描，测量颗粒位于样品测量区域内，它们可以使动态的也可以是静态的。当颗粒遮挡住旋转中的激光束时，它就会引起PIN光电二极管（D）拾取的激光束信号强度的一个降低，这个时候的时刻为tB，由于激光束是在高速旋转运动的，当激光束扫过颗粒后，会引起PIN光电二极管（D）拾取的激光束信号强度的一个增加，这个时刻为tD (见图2)。由于激光束的旋转线速度v是已知的，因此该颗粒的大小d即可用下面的公式直接计算出来

d = v ∙ (tB－tD)

图 3: 中心和非中心交互信号示意图

需要注意的是，对于一个球形颗粒，激光束不可能每次都是扫过球心（中心交互，On-Center Interaction），存在大量的非中心交互(Off-Center Interaction)，如下图3所示。然而，中心和非中心交互会在信号拾取端产生不同的交互信号，从而可以在软件中通过特别设计的模式识别算法将非中心交互剔除。

2. EyeTech激光粒度仪的特点

2.1 直接测量每个颗粒的粒度大小

从上面对于激光遮挡理论(LOT)的基本原理的讨论可以看出， LOT是直接对于每个单独的颗粒进行粒度测量的，而不是根据测得的其他特性例如衍射图谱强度，电导率变化等二级特性等推算出来的，在这些二级特性里面含有很多不同颗粒交互作用和相互影响，这是LOT与其他粒度测量方法最大的不同。

2.2粒度测量与颗粒光学特性无关

在LOT粒度测量过程中，不像激光衍射或者散射理论那样需要知道材料的光学特性如折射指数等等，因此对于未知材料特性和参数的颗粒，特别是混合物颗粒的测量。因为混合物颗粒中不同材料的光学特性不同，很难计算其综合光学特性值。因此使用激光遮挡理论进行粒度测量的结果更加客观、准确。