[發明專利]一種水中微小顆粒三維體散射函數的測量系統及方法

有效

• 申請號: 201110363604.9
• 申請日: 2011-11-16
• 公開（公告）號: CN102519848A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 李微;楊克成;夏珉;韓晨
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李佑宏

1.一種水中顆粒的三維體散射函數測量系統，包括拋物球面反射鏡(4)，樣品池(5)，望遠透鏡組(6，8)，光電探測器(10)和計算處理單元(11)，所述樣品池(5)設置于拋物球面反射鏡(4)的鏡腔內，其中心部分位于拋物球面反射鏡(4)鏡腔的拋物球面焦點處，入射光經整形和功率調整后會聚于拋物球面反射鏡(4)的鏡腔焦點位置，經樣品池(5)內進行顆粒散射后入射到(4)的拋物球面，變換為平行散射光，再通過所述望遠透鏡組(6，8)調整束寬后，由光電探測器(10)接收，并將接收的散射光光強信息轉換為電信號傳遞至計算處理單元(11)進行處理后，即可測量得到顆粒的三維體散射函數。

2.根據權利要求1所述的測量系統，其特征在于，該系統還包括會聚透鏡(2)和非線性衰減片(3)，所述入射光經該會聚透鏡(2)和非線性衰減片(3)實現整形和功率調整。

3.根據權利要求1或2所述的測量系統，其特征在于，所述望遠透鏡組(6，8)之間還設置有光闌(7)，用于濾除非平行入射光。

4.根據權利要求1-3之一所述的測量系統，其特征在于，在所述望遠透鏡組(6，8)和光電探測器(10)之間還設置有窄帶濾光片(9)，用于濾除寬光譜范圍里的雜光。

5.根據權利要求1-4之一所述的測量系統，其特征在于，所述拋物球面反射鏡(4)側端壁上開有貫通鏡腔的通孔，該通孔中心軸與球面焦點共線，入射光通過該通孔入射到拋物球面反射鏡(4)的拋物球面焦點處。

6.根據權利要求1-5之一所述的測量系統，其特征在于，該系統還包括激光器(1)，所述入射光由該激光器(1)發出。

7.應用權利要求1-6之一所述的測量系統進行測量的方法，包括如下步驟：

(1)開啟激光器1及光電探測器10，預熱激光器1至輸出功率穩定輸出。通過調整衰減片3調整顆粒入射光強度，在避免光電探測器飽和的前提下充分利用其動態響應范圍。

(2)將含樣品顆粒溶液的樣品池5置入拋物鏡，散射中心與拋物鏡焦點重合，關閉實驗環境所有光源，在全黑環境下測量樣品散射光，獲取圖像，重復獲取多幀樣品散射光圖像。

(3)取出樣品池5，清洗后注入去離子水，在與步驟(2)中的同等條件下獲取去離子水發生散射的散射光圖案(即背景圖案)。

(4)通過計算機處理，對步驟(2)獲取的多幀圖像取強度平均值作為結果R，步驟(3)得到的背景圖案設為D，由背景圖案D修正散射光圖案R，獲得修正后的散射光圖案C，由修正圖案分析顆粒散射光強度分布的變化。

(5)根據拋物球面鏡反射原理，可得到光電探測器10每個單元所對應的拋物球面鏡上的面積元，利用面積元的幾何對應關系，由修正圖案C獲得拋物球面鏡上每單位面積所搜集到的散射光，從而進一步獲取水中顆粒的三維體散射函數分布。