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激光粒度仪之:激光扩束及滤波

  

激光粒度仪的扩束器, 因激光束的发散角很小,需要用一个扩束镜以加大光束的发散角。通常可用20倍、40倍的显微物镜,或焦距很短的单片正透镜或负透镜。有时为了减少光学元件,用凸球面或凹球面反射镜同时进行扩束和改变光束的方向。

设用焦距为f′的正透镜进行扩束,激光束的光斑直径为2 ,则扩束以后的光束发散角为 。由于激光束的光强分布为高斯型的,扩束以后光强分布仍为高斯型。为了使光强分布均匀,一般在光路中加一个光栏。这样因只利用其中很少的一部分光束,就要损失很多能量。

 激光粒度仪的针孔滤波器,针孔滤波器的作用是限制光束的大小,消除扩束镜及其在扩束以前光束经过的光学元件所产生的高噪声。针孔滤波器一般是厚度为25的钼片,它要用激光打孔的方法,制成530μm的针孔。针孔大小的选择与扩束镜后焦面上的散斑的大小和记录的大小为 。在不考虑像的分辨率的情况下,可参考上式选择针孔。因为扩束镜有一定的像差,实际的光斑较用上式计算的值为大,针孔大小可近似用 计算。针孔在使用时要放在扩束镜后焦面上的亮斑处。通常针孔和扩束镜安装在一个支架上,针孔的位置可在三个互相垂直的方向调节。首先将针孔置于扩束镜焦点附近,在针孔后面放置一个光屏。先稍许移动垂直(或水平)方向的调节手轮,用水平(或垂直)方向的手轮进行扫描;如未见屏上有光斑,则继续重复下去,待有光斑出现后,沿光轴方向或垂直方向移动针孔的位置使光斑的亮度逐渐增加,同时微调水平或垂直方向的手轮,使光屏上观察到同心的亮暗衍射环;最后再沿光轴方向微调,使中央亮斑半径不断扩大,亮度逐渐增加,直至最亮为止。



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