[發明專利]多通道散射反演微顆粒三維形狀檢測儀及檢測方法

無效

• 申請號: 200710022257.7
• 申請日: 2007-05-10
• 公開（公告）號: CN101055241A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發明（設計）人: 邵士勇;姚永幫;朱文越;饒瑞中
• 申請（專利權）人: 中國科學院安徽光學精密機械研究所
• 主分類號: G01N15/14
• 分類號: G01N15/14;G01N21/51
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及顆粒光學領域，具體是利用多通道散射反演微顆粒三維形狀檢測儀

背景技術

粒形和粒度是影響微顆粒物理特性的重要參數，是表征其特性的基本參考。粒度測量技術已經相當成熟，目前已有多種技術應用于實驗室或實際在線檢測。相對于粒度測量來說，粒形測量的發展要滯后的多，目前國內尚未見諸報道。和僅有粒度分析比較，通過測量粒形和粒度的數據可以為過程動力學研究提供更為豐富的信息。在生產過程中考慮到粒形參數的影響能夠監控產品品質、降低生產成本，如制藥、造紙、水泥等行業。顆粒形狀還可以從一定程度上反應來源從而有效控制污染。吸入性顆粒的沉淀位置和粒形密切相關，對于粒形的詳細監測可以使吸入性氣溶膠和疾病之間的關系更為明了。因此粒形的研究具有極為廣闊的前景。對于粒形分析來說，過去很難發展一種快速和常規的儀器來達到。傳統上，顯微鏡常用來進行該工作，并作為唯一可以觀察單獨顆粒并分析其大小和形狀的儀器，由于其絕對性，顯微技術常用來確認其他技術的結果。然而，要得到統計學上有意義的結果，必須需要花費大量的時間進行樣品制備、人工觀察。顆粒的散射光是粒形等多個因素的函數，可以快速反演顆粒的形狀信息，但已報道的技術要么固定方位角研究極角，要么固定極角研究方位角，而顆粒的散射是三維的，只有從多方位散射信息的反演入手才有可能得到顆粒形狀的準確信息。

發明內容

本發明的目的提供一種快速反演微顆粒形狀檢測儀，本發明通過收集飛行顆粒36個方位散射光的強度信息，用類似定點填空的辦法快速的到顆粒的三維形狀。該發明技術方案成熟可靠，是一種實際可行的方法。

本發明的技術方案

多通道散射反演微顆粒三維形狀檢測儀，其特征在于包括有散射腔體，其內表面經過發黑處理，散射腔體的外壁分布光纖插孔，光纖插孔內安裝有采樣光纖，散射腔體頂部聯通有進樣粒子束的入射管，其下方聯通有位于同一軸線上的進樣粒子束的出射管，進樣粒子束的入射管的側壁上有鞘流管，散射腔體的側壁上安裝有多個可調制半導體激光調制器，各個激光調制器的出射光路均相交于從所述的入射管進入散射腔體內的進樣粒子束，每個激光調制器的對面安裝有光吸收管。

所述的散射腔體為球形腔體，所述的進樣粒子束的入射管與出射管的軸線穿過散射腔體的球心，所述的可調制半導體激光調制器為二個，其出射光路相互垂直，且其安裝面為散射腔體的徑面，與進樣粒子束垂直，在極角30°～150°，方位角為360°的空間內，每隔15°設置四個光纖插孔，組成9個相互平行的方位角圓面，即是形成4對關于90°極角方向的方位角圓面對稱的圓錐面；同時36個光纖插孔也形成了兩個各含18個光纖插孔的相互垂直的圓面，圓面與進樣粒子束的夾角均為45°；采樣光纖的端頭安裝有微透鏡，置于散射腔內，36根光纖的另一端直接進入ICCD的接收靶面上，通過逐根光纖標記，獲得對應的各角度顆粒散射光電信號分布。

多通道散射信息反演微顆粒三維形狀檢測方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)、設計一個散射腔體，其內表面經過發黑處理，散射腔體的外壁分布有數光纖插孔，光纖插孔內安裝有采樣光纖，散射腔體上方聯通有進樣粒子束的入射管，其下方聯通有位于同一軸線上的進樣粒子束的出射管，進樣粒子束的入射管的側壁上有鞘流管，散射腔體的側壁上安裝有多個可調制半導體激光調制器，各個激光調制器的出射光路均相交于從所述的入射管進入散射腔體內的進樣粒子束，每個激光調制器的對面安裝有光吸收管；

(2)、用純凈空氣吹掃散射腔體內部，直到沒有對實驗帶來影響的顆粒為止，調節散射腔體頂部的進樣器的氣流量，配合鞘流，使兩者的比例達到1∶6左右，產生沿軸心線直線飛行的單顆粒微粒子流；

(3)、可調制半導體激光器發出650nm的光束，調制后的激光束進入散射腔，顆粒的光散射信號被分布在散射腔體內壁上的光纖在不同的位置同時收集；

(4)、光纖束的出光口依次排布在ICCD的感光面上，散射光信號經ICCD變為脈沖電信號，如果該位置處光纖收集的散射信號和某一尺度的球形顆粒在該位置處的散射信號相同，該散射信號也可以由Mie散射理論得出，則認為是顆粒該位置對應的尺度大小，這樣數個光纖位置的就形成了數個代表半徑大小的點，將這些點連接起來，就形成了顆粒的三維形狀。

1.零部件的加工