一种基于mie散射理论的激光粒度仪的制作方法
【专利摘要】一种基于MIE散射理论的激光粒度仪，包括激光器，激光器的后端按照激光光路的前进方向依次设置有傅里叶变换镜头、样品测试窗口、光电阵列探测器，还包括辅助光电探测器5，所述辅助光电探测器5设置在所述样品测试窗口3与所述光电阵列探测器4之间并与激光光路主轴平行。本实用新型是基于MIE散射理论的激光粒度仪，代替以往的由半导体或气体激光器、扩束镜、空间滤波器组成光源系统的激光粒度仪，克服了以往光路调试对扩束镜及空间滤波器性能要求过高但同时又很难满足的问题。
【专利说明】一种基于MIE散射理论的激光粒度仪
【技术领域】
[0001]本发明是涉及一种颗粒粒度测量仪器，具体是一种基于MIE散射理论的激光粒度仪。
【背景技术】
[0002]基于MIE散射原理的激光粒度仪，其主要结构一般是由普通的激光光源(一般为He-Ne气体激光器)、扩束镜、空间滤波器、傅里叶变换镜头、样品测试窗口、光电阵列探测器以及辅助光电探测器组成。
[0003]这种结构的光路存在着以下问题:1、主光束质量的好坏直接影响仪器最终的测试性能；2、一般情况下激光器的输出端、扩束镜以及空间滤波器均直接暴露在空气当中，很容易造成各元器件光学表面沾有灰尘而影响最终主光束的质量；3、这种结构的光路调试对激光光源、扩束镜及空间滤波器的性能均有非常高的技术要求，激光粒度仪光路调试困难。
【发明内容】
[0004]为了解决以上问题，本发明的目的是:提供一种基于MIE散射理论的激光粒度仪，代替以往的由半导体或气体激光器、扩束镜、空间滤波器组成光源系统的激光粒度仪，克服了以往光路调试对扩束镜及空间滤波器性能要求过高但同时又很难满足的问题。
[0005]一种基于MIE散射理论的激光粒度仪，包括激光器，激光器的后端按照激光光路的前进方向依次设置有傅里叶变换镜头2、样品测试窗口 3、光电阵列探测器4，其特征在于，所述激光粒度仪还包括辅助光电探测器5，所述辅助光电探测器5设置在所述样品测试窗口 3与所述光电阵列探测器4之间并与激光光路主轴平行。
[0006]进一步的，所述辅助光电探测器5包括至少两个光电探测单元6，所述光电探测单元6均在与激光光路主轴平行的一直线上。
[0007]进一步的，所述光电探测单元6沿光路前进方向倾斜，所述光电探测单元6相邻之间距离沿光路前进方向递减。
[0008]进一步的，所述激光器为单模光纤耦合激光器I。
[0009]进一步的，所述激光器输出端部出射的激光束为一发散光束，该发散光束经过傅里叶变换镜头2后进行会聚，会聚光斑直径最小位置与光电阵列探测器4位于同一竖直平面内，会聚光斑直径最小点即为傅里叶变换镜头2对激光器端部点光源所成的像点。
[0010]进一步的，所述单模光纤耦合激光器I射出的发散光束的会聚光斑最小直径远小于光电阵列探测器4的中心孔。
[0011]通过以上技术方案的实施，本实用新型取得的有益效果为:1、显著降低了激光粒度仪光路调试的困难程度，省去了对平行激光束扩束的操作，自光纤输出端直接获取一束发散角固定的激光，提高了光路的调试效率；2、显著提高了主光束的光斑质量，光纤耦合激光器光纤输出端发散角是固定的且经过严格控制，很好的保证了仪器之间的一致性；3、大大缩短了激光粒度仪光路的长度，与现有激光粒度仪相比，在保证样品测试窗口与光电阵列探测器相等距离情况下，采用单模光纤耦合激光器的激光粒度仪光路总长度是最短的，同时也节约了成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的优选实施方式的结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本实用新型的具体实施做出详细的说明。
[0014]图1为本实用新型的优选实施方式的结构示意图。如图1所示，本发明包括单模光纤耦合激光器1、傅里叶变换镜头2、样品测试窗口 3、光电阵列探测器4、辅助光电探测器
5。单模光纤耦合激光器I后端按照激光光路的前进方向依次设置有傅里叶变换镜头2、样品测试窗口 3、光电阵列探测器4，辅助光电探测器5设置在所述样品测试窗口 3与所述光电阵列探测器4之间并与激光光路主轴平行。辅助光电探测器5起着弥补光电阵列探测器4无法探测到其最大探测角度以外的大角度散射信号作用，辅助光电探测器5包括多个光电探测单元6，光电探测单元6均在与激光光路主轴平行的一直线上，光电探测单元6相邻之间距离沿光路前进方向递减。单模光纤耦合激光器I作为主光源，自光纤输出端部射出的激光束为一发散光束，发散的光束经过傅里叶变换镜头2后进行会聚，会聚光斑直径最小位置与光电阵列探测器4位于同一竖直平面内，会聚光斑最小点即为傅里叶变换镜头2对光纤耦合激光器I端部点光源所成的像点，样品测试窗口 3与光电阵列探测器4之间的距离决定激光粒度仪的测试量程范围，辅助光电探测器5主要用来弥补光电阵列探测器4最大探测角度以外无法探测到的大角度散射信号，光电测试单元6的位置与数量由激光粒度仪的量程下限及样品测试窗口 3与光电阵列探测器4之间的距离有关，不同的量程下限所需的光电测试单元6的个数和探测角度均有差别。
[0015]实施时，单模光纤耦合激光器I作为主光源，出射光束为发散光束，直接经傅里叶变换镜头2会聚，会聚光束完全通过光电阵列探测器4中心孔，在傅里叶变换镜头2与光电探测器4之间放置样品测试窗口 3，来自样品测试窗口 3的散射光分别被光电阵列探测器4和辅助光电探测器5采集并传输至计算机，计算机通过软件的反演运算即可获得颗粒的粒度分布。
[0016]本实用新型光纤耦合激光器I光纤端部点光源与光电阵列探测器4探测面之间的位置关系满足傅里叶变换镜头2对点光源成像的物像关系，物像距与样品测试窗口到光电阵列探测器之间的距离相关。
【权利要求】
1.一种基于MIE散射理论的激光粒度仪，包括激光器，激光器的后端按照激光光路的前进方向依次设置有傅里叶变换镜头(2)、样品测试窗口(3)、光电阵列探测器(4)，其特征在于，所述激光粒度仪还包括辅助光电探测器(5 )，所述辅助光电探测器(5 )设置在所述样品测试窗口(3)与所述光电阵列探测器(4)之间并与激光光路主轴平行。
2.根据权利要求1所述的一种基于MIE散射理论的激光粒度仪，其特征在于，所述辅助光电探测器(5 )包括至少两个光电探测单元(6 )，所述光电探测单元(6 )均在与激光光路主轴平行的一直线上。
3.根据权利要求2所述的一种基于MIE散射理论的激光粒度仪,其特征在于，所述光电探测单元(6)沿光路前进方向倾斜，所述光电探测单元(6)相邻之间距离沿光路前进方向递减。
4.根据权利要求1、2、3任意一项所述的一种基于MIE散射理论的激光粒度仪，其特征在于，所述激光器为单模光纤稱合激光器(I )。
5.根据权利要求1、2、3任意一项所述的一种基于MIE散射理论的激光粒度仪，其特征在于，所述激光器输出端部出射的激光束为一发散光束，该发散光束经过傅里叶变换镜头(2)后进行会聚，会聚光斑直径最小位置与光电阵列探测器(4)位于同一竖直平面内，会聚光斑直径最小点即为傅里叶变换镜头(2)对激光器端部点光源所成的像点。
6.根据权利要求4所述的一种基于MIE散射理论的激光粒度仪，其特征在于，所述单模光纤耦合激光器(I)光纤输出端部出射的激光束为一发散光束，该发散光束经过傅里叶变换镜头(2)后进行会聚，会聚光斑直径最小位置与光电阵列探测器(4)位于同一竖直平面内，会聚光斑直径最小点即为傅里叶变换镜头(2)对单模光纤耦合激光器(I)端部点光源所成的像点。
7.根据权利要求6所述的一种基于MIE散射理论的激光粒度仪,其特征在于，单模光纤耦合激光器(I)出射的发散光束的会聚光斑最小直径小于光电阵列探测器(4)的中心孔。
【文档编号】G01N15/02GK203587476SQ201320812021
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2013年12月11日
【发明者】任中京, 于代君 申请人:济南微纳颗粒仪器股份有限公司