激光粒度儀是根據(jù)顆粒能使激光產(chǎn)生散射這一物理現(xiàn)象測(cè)試粒度分布的。由于激光具有很好的單色性和*的方向性，所以一束平行的激光在沒有阻礙的無(wú)限空間中將會(huì)照射到無(wú)限遠(yuǎn)的地方，并且在傳播過(guò)程中很少有發(fā)散的現(xiàn)象。當(dāng)光束遇到顆粒阻擋時(shí)，一部分光將發(fā)生散射現(xiàn)象。散射光的傳播方向?qū)⑴c主光榮的傳播方向形成一個(gè)夾角θ。散射理論和結(jié)果證明，散射角θ的大小與顆粒的大小有關(guān)，顆粒越大，產(chǎn)生的散射光的θ角就越??；顆粒越小，產(chǎn)生的散射光的θ角就越大。
激光粒度儀經(jīng)典的光路由發(fā)射、接受和測(cè)量窗口等三部分組成。發(fā)射部分由光源和光束處理器件組成，主要是為儀器提供單色的平行光作為照明光。接收器是儀器光學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。測(cè)量窗口主要是讓被測(cè)樣品在*分散的懸浮狀態(tài)下通過(guò)測(cè)量區(qū)，以便儀器獲得樣品的粒度信息。
接收器由傅立葉選鏡和光電探測(cè)器陣列組成。所謂傅立葉選鏡就是針對(duì)物方在無(wú)限遠(yuǎn)，像方在后焦面的情況消除像差的選鏡。激光粒度儀的光學(xué)結(jié)構(gòu)是一個(gè)光學(xué)傅立葉變換系統(tǒng)，即系統(tǒng)的觀察面為系統(tǒng)的后焦面。由于焦平面上的光強(qiáng)分布等于物體(不論其放置在透鏡前的什么位置)的光振幅分布函數(shù)的數(shù)學(xué)傅立葉變換的模的平方，即物體光振幅分布的頻譜。激光粒度儀將探測(cè)器放在透鏡的后焦面上，因此相同傳播方向的平行光將聚焦在探測(cè)器的同一點(diǎn)上。據(jù)測(cè)器由多個(gè)中心在光軸上的同心圓環(huán)組成，每一環(huán)是一個(gè)獨(dú)立的探測(cè)單元。這樣的探測(cè)器又稱為環(huán)形光電探測(cè)器陣列，簡(jiǎn)稱光電探測(cè)器陣列。
激光器發(fā)出的激光束經(jīng)聚焦、低通濾波和準(zhǔn)直后，變成直徑為8~25mm的平行光。平行光束照到測(cè)量窗口內(nèi)的顆粒后，發(fā)生散射。散射光經(jīng)過(guò)傅立葉透鏡后，同樣散射角的光被聚焦到探測(cè)器的同一半徑上。一個(gè)探測(cè)單元輸出的光電信號(hào)就代表一個(gè)角度范圍(大小由探測(cè)器的內(nèi)、外半徑之差及透鏡的焦距決定)內(nèi)的散射光能量，各單元輸出的信號(hào)就組成了散射光能的分布。盡管散射光的強(qiáng)度分布總是中心大，邊緣小，但是由于探測(cè)單元的面積總是里面小外面大，所以測(cè)得的光能分布的峰值一般是在中心和邊緣之間的某個(gè)單元上。當(dāng)顆粒直徑變小時(shí)，散射光的分布范圍變大，光能分布的峰值也隨之外移。所以不同大小的顆粒對(duì)應(yīng)于不同的光能分布，反之由測(cè)得的光能分布就可推算樣品的粒度分布。
測(cè)量下限是激光粒度儀重要的技術(shù)指標(biāo)。激光粒度儀光學(xué)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)基本上都是為了擴(kuò)展其測(cè)量下限或是小顆粒段的分辨率基本思路是增大散射光的測(cè)量范圍、測(cè)量精度或者減少照明光的波長(zhǎng)。
