在線納米粒度儀是一種能夠在生產或實驗過程中實時監測納米級顆粒粒徑分布的儀器,其核心原理圍繞顆粒對光的散射特性、動態光散射(DLS)或靜態光散射(SLS)等技術展開,以下是具體的原理解析。
一、 核心技術基礎:光散射原理
當一束入射光照射到納米顆粒上時,會發生散射現象,散射光的強度、角度與顆粒的粒徑大小、形狀及濃度密切相關。在線納米粒度儀正是利用這一相關性,通過檢測散射光的相關參數,反推出顆粒的粒徑分布信息。
對于小粒徑納米顆粒,以動態光散射為主導原理:顆粒在液體介質中會做無規則的布朗運動,導致散射光的強度隨時間發生波動。儀器通過檢測散射光強度的波動頻率,結合介質的粘度、溫度等參數,利用愛因斯坦 - 斯托克斯方程計算出顆粒的擴散系數,進而換算出顆粒粒徑。
對于較大粒徑納米顆粒,常采用靜態光散射原理:散射光的強度會隨散射角度的變化呈現特定分布規律,通過在不同角度下檢測散射光強度,再結合米氏散射理論或弗朗霍夫衍射理論,可計算得到顆粒的粒徑數據。
二、 在線監測的實現邏輯
在線納米粒度儀區別于離線儀器的關鍵,在于實時取樣、原位檢測的設計:
取樣單元:通過特定的流通池或取樣探針,直接從生產管路或反應釜中連續抽取待測樣品,確保樣品具有代表性。
檢測單元:樣品流經檢測區域時,入射光與樣品中的納米顆粒作用產生散射光,光電探測器實時捕捉散射光信號,并將其轉化為電信號。
數據處理單元:儀器內置的算法模塊會快速處理電信號數據,消除背景干擾,計算出粒徑分布結果,并實時傳輸至控制系統,實現對生產或實驗過程的即時反饋。
三、 輔助系統的作用
為保證檢測精度,在線納米粒度儀還配備了溫度控制、攪拌混勻、清潔校準等輔助系統。例如,溫度控制模塊可穩定介質溫度,避免溫度變化影響布朗運動速率和光散射效果;清潔系統可防止顆粒在流通池內吸附沉積,確保檢測通道通暢。