激光光束质量因子M2对激光粒度仪测量结果的影响
Influence of Laser Beam Quality Factor M2 on Measurement Results of Laser Particle Sizer
DOI: 10.12677/APP.2017.79033, PDF, HTML, XML, 下载: 1,633  浏览: 3,530 
作者: 党博石, 隋 龙*, 刘 英:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春
关键词: 激光粒度仪光束质量因子M2光束发散角光束束腰宽度Laser Particle Size Analyzer Beam Quality Factor M2 Beam Divergence Angle Beam Waist Width
摘要: 激光粒度仪是新兴的颗粒物粒度分析的检测设备,其以激光器作为照明的重要组件。激光光束质量因子M2是对激光器系统进行质量监控及辅助设计的评价标准。本文在分析了颗粒粒度分布函数和激光粒度仪工作原理之后,又着重介绍了激光光束质量因子M2对激光粒度仪测量结果的影响。研究结果表明,M2因子主要是从光束发散角和光束束腰宽度两个方面导致仪器的测量结果产生误差。举例分析、模拟仿真得出以下结论:光束发散角的大小与误差值成正比,即发散角越小,则误差越小;在M2因子选取范围内(1~1.8),光束束腰宽度对仪器的测量结果的影响可以忽略不计。又M2因子与光束发散角是正比关系,与光束束腰宽度成反比,因此,M2因子愈小,对激光粒度仪测量结果造成的误差就愈小。为此,研究M2因子对激光粒度仪测量结果的影响就显得尤为重要了。
Abstract: The laser particle size analyzer, the laser as the important component of the illumination, is a new equipment for the particle size analysis of the particle. The laser beam quality factor M2 is an evaluation standard for the quality control and aided design of the laser system. After analyzing the particle size distribution function and the working principle of laser particle sizer, the effect of laser beam quality factor M2 on the measurement results of Laser Particle Sizer is emphasized. The results show that the M2 factor mainly results from the two aspects of the beam divergence and the waist width of the beam. The simulation example analysis draws the following conclusions: The size of the beam divergence angle is proportional to the error value, that is, the smaller the divergence angle, the smaller the error. In the M2 factor selection range (1 ~ 1.8), the influence of the beam waist width on the measurement results of the instrument is negligible. Moreover, the M2 factor is directly proportional to the beam divergence angle and inversely proportional to the beam waist width. Therefore, the smaller the M2 factor, the smaller the error caused by the laser particle sizer. Therefore, it is very important to study the influence of M2 factor on the measurement result of laser particle sizer.
文章引用:党博石, 隋龙, 刘英. 激光光束质量因子M2对激光粒度仪测量结果的影响[J]. 应用物理, 2017, 7(9): 270-276. https://doi.org/10.12677/APP.2017.79033

参考文献

[1] 姜靓. 马尔文激光粒度分析仪在油品研究中的应用[J]. 现代科学仪器, 2004(6): 48-50.
[2] 胡如静. 激光粒度分析仪在水泥生产过程中的应用实践[J]. 科技信息(学术研究), 2008(14): 242-243.
[3] 张永刚, 黄宁, 周湘玲, 等. 激光粒度仪在涂料分析测试中的应用[J]. 中国涂料, 2009, 24(7): 31-35.
[4] 孙云栋. 激光粒度分析仪对玻璃纤维原料颗粒度分析的指导作用[J]. 玻璃纤维, 2015(6): 27-31.
[5] 任智斌, 卢振武, 刘玉玲, 李凤有, 曹召良, 孙强. Mie理论归一化散射光强的研究[J]. 光电子激光, 2003, 14(1): 83-85.
[6] 孙国正, 孙强, 任智斌. 基于Mie散射理论的微球体颗粒半径分析[J]. 红外与激光工程, 2005, 34(4): 495-498.
[7] 项建胜, 何俊华. Mie光散射理论的数值计算方法[J]. 应用光学, 2008, 28(3): 363-366.
[8] 朱震, 叶茂, 陆勇, 陆永刚, 胡涛, 王式民. 光散射粒度测量中Mie理论的高精度算法[J]. 光电子激光, 1999, 10(2): 135-138.
[9] 王清华, 张颖颖, 来建成, 李振华, 贺安之. Mie理论在生物组织散射特性分析中的应用[J]. 物理学报, 2007, 56(2): 1203-1027.
[10] 袁易君, 任德明, 胡孝勇. Mie理论递推公式计算散射相位函数[J]. 光散射学报, 2006, 17(4): 366-371.
[11] 王式民, 朱震, 叶茂, 陆勇, 陆永刚, 徐益谦. 光散射粒度测量中Mie理论两种改进的数值计算方法[J]. 计量学报, 1999, 20(4): 279-285.
[12] 丁喜桂, 叶思源, 高宗军. 粒度分析理论技术进展及其应用[J]. 世界地质, 2005, 24(2): 203-207.
[13] 雷国良, 张虎才, 张文翔, 等. Mastersize 2000型激光粒度仪分析数据可靠性检验及意义[J]. 沉积学报, 2006, 24(4): 531-539.
[14] 付海龙. LS13320 激光粒度分析仪的应用[J]. 中国高新技术企业, 2007(12): 100.
[15] 陈秀法, 冯秀丽, 刘冬雁, 等. 激光粒度分析与传统粒度分析方法相关对比[J]. 青岛海洋大学学报, 2002, 32(4): 608-614.
[16] 周素红, 陈萦. LA-920 激光粒度分析仪的应用[J]. 现代科学仪器, 2003(5): 49-51.
[17] 曾秉斌, 徐德衍, 王润文. 激光光束质量因子M2的物理概念与测试方法[J]. 应用激光, 1994, 14(3): 104-108.