[發明專利]基于圖像監測微顆粒形狀與散射的裝置

無效

• 申請號: 200710023960.X
• 申請日: 2007-06-28
• 公開（公告）號: CN101082562A
• 公開（公告）日: 2007-12-05
• 發明（設計）人: 邵士勇;姚永幫;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: G01N15/10
• 分類號: G01N15/10;G01N21/53
• 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

本發明涉及光學領域，具體是基于圖像監測微顆粒形狀與散射的裝置。

背景技術

作為影響和表征微顆粒物理特性的重要參數，粒形研究受到越來越多的重視。相對于已經比較成熟的粒度測量技術來說，粒形測量的發展要滯后地多，目前國內尚未見諸報道。通過測量粒形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顆粒和疾病之間的關系更為明了；被認為是天氣和氣候研究中一大難題的卷云，其冰晶粒子不規則形狀的探討具有重要作用；因此粒形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方法來達到。由于顆粒的散射光是粒形等多個因素的函數，因此是經常被嘗試的技術，然而要得到精確的反演形狀，運算量是比較大的；傳統上，顯微鏡也常用來進行該工作，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，需要花費大量的時間進行樣品制備、人工觀察。本專利試圖從兩者結合的角度，簡化顆粒形狀的監測，并利用圖像輔助測量任意形狀顆粒的散射信號，一方面可以總結已有散射理論的適用條件，另一方面詳細的散射信號反演所得到的粒形信息也可以和顯微圖像比對，使反演理論得到修正。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于圖像監測微顆粒形狀與散射的裝置，本發明通過顯微鏡放大CCD攝像設備拍出微顆粒的三視圖，同時極角和方位角圓面上的光纖在中心對稱的四十個角度收集顆粒的全部或部分散射信號，快速測量通過散射腔腔心的1～20um尺度內的任意顆粒并對其形狀做出分類。

本發明的技術方案

基于圖像監測微顆粒形狀與散射的裝置，其特征在于包括有球形的散射腔體，其內表面經過粗糙化和發黑處理，散射腔體的頂部與底部分別有位于徑線上的進樣管與出氣管，從進樣管入射的微顆粒流經過腔心再進入出氣管，所述的進樣管的側壁上聯通有鞘流管，在與進樣管、出氣管中心軸線垂直的散射腔體徑向面上，有均勻排布的四個安裝孔，各安裝孔均指向散射腔體腔心，其中一個安裝孔中安裝有半導體激光器，其余三孔中安裝有顯微鏡放大CCD攝像裝置，半導體激光器的激光出射到飛過腔心的微顆粒上；位于散射腔體前、后方有兩個相互平行且與激光出射方向垂直的方位角光纖插孔圓面，其圓面上各均勻分布有10個指向腔心的方位角光纖插孔，其中方位角光纖插孔圓面和沿著激光出射方向的散射腔體垂直徑向面之交點處，均有方位角光纖插孔，各方位角光纖插孔和腔心之間的連線與激光出射線成45°夾角；散射腔體上有相互垂直且相交于激光出射方向的45°極角光纖插孔圓面和135°極角光纖插孔圓面，45°極角光纖插孔圓面和135°極角光纖插孔圓面與所述的散射腔體的水平的徑向面分別呈45°夾角、135°夾角，45°極角光纖插孔圓面和135°極角光纖插孔圓面與垂直于激光出射方向的散射腔體徑向面之交點處均有極角光纖插孔，在45°極角光纖插孔圓面和135°極角光纖插孔圓面上每個交點處之極角光纖插孔兩側各有二個極角光纖插孔，兩兩間隔27°，由此45°極角光纖插孔圓面和135°極角光纖插孔圓面上各有10個極角光纖插孔且均指向腔心；所述的方位角、極角光纖插孔中均安裝有采樣光纖。

所述的采樣光纖端部安裝有凸透鏡，方位角、極角光纖插孔前端有一環形內沿，所述的凸透鏡安置在環形內沿的內側。