[發(fā)明專利]基于動態(tài)光散射信號時間相干度的超細(xì)顆粒測量裝置及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810032212.2
• 申請日: 2008-01-02
• 公開（公告）號: CN101477023A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊暉;鄭剛;孔平
• 申請（專利權(quán)）人: 楊暉;鄭剛;孔平
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02;G01N21/47;G06F19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于動態(tài)光散射信號時間相干度的超細(xì)顆粒測量裝置，包括入射光路，接收光路，散射信號的采集和處理單元，其特征在于，所述入射光路由激光器(1)、凸透鏡(2)、和樣品池(3)組成，所述接收光路由樣品池(3)、針孔光闌(4，5)和濾光片(6)組成，散射信號的采集和處理單元由光電探測器(7)、光子計(jì)數(shù)板(8)和計(jì)算機(jī)(9)組成；

光電探測器(7)安裝在90度散射角的光路上，使散射光依次通過針孔光闌(4)，針孔光闌(5)和濾光片(6)組成的空間濾光裝置后進(jìn)入光電探測器(7)。其中針孔光闌(4)用于限定散射體體積以提高散射光強(qiáng)并確定相干面積，針孔光闌(5)用于限定光電探測器的感光面積以保證其小于等于相干面積，濾光片(6)用于濾除環(huán)境的雜散光。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)光散射信號時間相干度的超細(xì)顆粒測量裝置，其特征在于，所述電探測器(7)為光電倍增管。

3.一種基于動態(tài)光散射信號時間相干度的超細(xì)顆粒測量方法，其特征在于，具體測量步驟為：

1)用激光器(1)作為光源，通過凸透鏡(2)聚焦后，照射到盛有顆粒的樣品池(3)中；

2)用光電倍增管作為光探測器(7)以90度的散射角連續(xù)測量散射光信號；

3)用光子計(jì)數(shù)板(8)對光電倍增管輸出的光電子信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，并送入計(jì)算機(jī)(9)。計(jì)算機(jī)(9)通過改變光子計(jì)數(shù)板采樣周期，得到信號的時間相干度變化，其計(jì)算公式為：

β1=⟨n2⟩-⟨n⟩2-⟨n⟩⟨n⟩2]]>

β2=⟨m2⟩-⟨m⟩2-⟨m⟩⟨m⟩2]]>

式中，<n>和<m>分別是光子計(jì)數(shù)板在采樣周期為△t和K△t下計(jì)數(shù)數(shù)組的均值，<n²>和<m²>分別是光子計(jì)數(shù)在采樣周期為△t和K△t下計(jì)數(shù)數(shù)組的均方值，K為正整數(shù)。

4)計(jì)算機(jī)(9)根據(jù)所計(jì)算的兩個不同的時間相干度求得動態(tài)光散射信號的Rayleigh線寬Γ，其表達(dá)式為：

Γ=32Δtβ1-β2Kβ1-β2]]>

最后計(jì)算出顆粒的粒徑，其表達(dá)式為：

d=kBT3πηDT]]>

其中k_B為Boltzman常數(shù)；T為絕對溫度；η為溶液粘度；D_T為描述布朗運(yùn)動強(qiáng)度的平移擴(kuò)散系數(shù)，其和Γ以及散射矢量q的關(guān)系式：

Γ＝D_Tq²

q=4πmλ0sin(θ2)]]>

其中m為水的折射率，λ₀為入射光波長，θ為散射角。