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      珠海歐美克儀器有限公司經過多年的技術積累后研發出的一款高性能激光粒度分析儀-Topsizer高精度智能激光粒度儀。它具有量程寬（0.02-2000μm）、重復性好（重復性誤差：≤±0.5%）、精度高（準確性誤差：≤±1%）、測試結果真實、可靠性高等諸多優點，真正站在了當前粒度檢測領域的前沿，代表了中國粒度檢測與分析技術的新高度。Topsizer高性能激光粒度儀自發布以來受到廣大行業客戶以及媒體的關注，并且憑借出色的性能特點建立起了頗具規模的客戶群體，得到了廣泛的應用和認可，在此特意向一直以來支持我公司的廣大朋友表示衷心的感謝！

      應廣大客戶的要求，針對Topsizer這款先進激光粒度儀所應用的技術特點給大家進一步介紹，這次主要介紹的內容是雙光源技術對增強激光粒度儀亞微米顆粒測試性能的研究，Topsizer的精度之所以能在國內同行之中獨占鰲頭，就是得益于對這個技術的熟練應用！

    目前，在用激光靜態散射法測量顆粒的粒度分布時，通常是將顆粒樣本分散在流動的懸浮介質（通常是水）中，然后流過測量窗口，同時用激光垂直照射測量窗口，在測量窗口前面和后面放置光電探測器測量顆粒的散射光信號，然后經過計算機進行反演計算從而得到顆粒樣本的粒度分布曲線。而顆粒樣本的散射光從水中經過玻璃出射到空氣中時，會受到全反射現象的影響，從而導致某些角度的散射光無法被光電探測器探測到，最終可影響到0.1mm~1.0mm的亞微米顆粒粒度測量[1]。若選擇垂直于散射面的光源偏振態，可以改善0.3mm~1.5mm粒度范圍的測試性能[2]，但是散射光在從水中經過窗口玻璃出射到空氣中時的透過率在大角度散射時會降低，這就對探測器的靈敏度及儀器的噪聲水平提出了更高的要求。國產激光粒度儀幾乎全部都是采用激光束正入射到測量窗口的光路結構，其測試結果不可避免地在亞微米區間會受到影響。國外公司如英國馬爾文公司Mastersizer2000粒度儀采用藍光斜入射[3]、德國FRITSCH公司analysette22粒度儀采用棱鏡形狀測量窗口[4]、日本島津公司SALD-7101粒度儀采用在窗口側面放置探測器[5]等方法來處理全反射的影響從而提升儀器的亞微米顆粒測試性能。珠海歐美克儀器有限公司對激光粒度儀亞微米顆粒測試性能進行了長期的研究，在此基礎上采用雙光源技術比較有效地提升了激光粒度儀亞微米顆粒的測試性能[6]，填補了國內空白，使得國產激光粒度儀的性能提升了一個臺階。

 雙光源技術增強激光粒度儀的亞微米顆粒測試性能的原理

    激光粒度儀亞微米顆粒的測試性能一直是國產儀器性能的一個瓶頸。從原理上分析，亞微米顆粒難以很好地測量主要由以下兩個方面的原因造成：（1）角度測量盲區問題；（2）微弱信號測量難題。

圖1  平行光照明系統示意圖

圖2  會聚光照明系統示意圖

角度測量盲區的形成如圖1和圖2所示，對于圖1所示的平行光照明系統，空氣中的接收角受工作距離L和付里葉透鏡孔徑D的限制，最大只能達到40°左右，折算到水介質中為29°，在有后向接收時，存在29°~141°之間的測量盲區；對于圖2所示的會聚光照明系統，空氣中的接收角理論上最大可達90°，折算到水介質中為49°（全反射角），在后向有接收時，存在49°~131°的盲區。這些角度測量盲區的存在對激光粒度儀亞微米顆粒的測試性能不可避免地造成了一定的影響[1]。

    微弱信號測量難題主要源于亞微米顆粒的光散射特性，根據瑞利散射近似[7]，相對散射截面積與粒徑的4次方成正比，亞微米顆粒散射光強隨著粒徑減小而急劇減弱，從而導致亞微米顆粒的光散射信號很難測量，因此也就很難準確測得亞微米顆粒粒度分布的數據。

圖3  雙光源技術示意圖

    為了有效解決上述的亞微米顆粒測量難題，我們在儀器設計中采用了雙光源技術，也就是在傳統的波長為633nm的He-Ne激光光源的基礎上增加了藍光光源，如圖3所示。藍光采用高亮度LED光源，波長為455nm。從原理上來說，采用了增加藍光的雙光源技術之后，有以下兩個好處：（1）斜入射結構突破了紅光全反射限制，相當于填補了角度盲區；（2）根據瑞利散射(相對)截面公式：

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