[實用新型]一種顆粒快速檢測裝置

有效

• 申請號: 201720040259.8
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN206618658U
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 李鵬;李培
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 林超

技術領域

本實用新型屬于光學測量技術領域，尤其涉及一種顆粒快速檢測裝置，可用于工業生產等方面檢測亞微米及納米量級的顆粒的尺寸、粘度等信息。

背景技術

顆粒，這些細小的分散物質，以固體、氣體和液體等狀態形式，普遍存在于自然界、生產制造過程及人類日常生活等方方面面。顆粒的尺寸信息(粒度)、粘度等信息與材料或產品的性能和質量密切相關，甚至對環境質量和人類的健康有重大的影響。因此，能夠準確快速地檢測并獲取顆粒信息，對與之密切相關的工業生產和科學研究等領域具有重要的意義。

對于尺寸小于1μm的亞微米及納米級的顆粒，由于其表面效應和小尺寸效應，因而這些顆粒構成的材料具有一般的所不具有的特性。例如，亞微米及納米級的鐵顆粒樣品，在催化效率上明顯高于一般尺寸大的鐵粉；亞微米及納米級顆粒材料的光學特性也超出尋常，比如利用納米半導體材料可以制備光電轉換效率高的新型太陽能電池等。

通常，對于亞微米及納米量級的顆粒尺寸的測量中，由于測量量級的限制，現有的對該顆粒尺寸檢測裝置主要包括：基于顯微測量的粒度儀和基于動態光散射法的粒度儀等。基于顯微測量的粒度儀采用電子顯微鏡法和掃描探針顯微技術，其可以直觀地測量亞微米及納米顆粒的尺寸信息。

對于懸浮顆粒樣品中與光波長相當的顆粒，由于布朗運動使得該顆粒的散射光的頻率相對于入射光存在多普勒頻移。從而，各個顆粒散射光場相干疊加而成的散射光信號的光信號隨時間呈現出起伏變化。傳統的基于動態光散射的粒度儀基于上述原理，通過探測隨時間變化的散射光信號，并利用時間相關函數表征散射信號隨時間的變化。根據斯托克斯愛因斯坦方程，該時間相關函數的去相關率與顆粒的尺寸以及粘度有關，從而利用該方法可以檢測顆粒樣品的尺寸或粘度信息。這種動態光散射技術又被稱為光子相關光譜法(Photon Correlation Spectroscopy,PCS)。然而，上述PCS精確測量方法只針對單次散射的顆粒樣品，例如低濃度的懸浮液。任何多次散射成分對于探測得到的散射信號的統計結果會產生偏差。為了將PCS法用于包含多次散射的高濃度散射樣品測量中，出現了光子交叉相關光譜法(Photon Cross Correlation Spectroscopy, PCCS)。然而該方法中，為了得到準確的時間相關函數需要足夠長的積分時間。此外，該測量裝置較為復雜，成本高。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有的基于動態光散射的粒度儀的不足，提出了一種顆粒快速檢測裝置。

本實用新型的目的是通過下述技術方案實現的：

本實用新型包括用于將待測顆粒樣品分散到空間中的顆粒樣品分散裝置和用于構建多個采樣體并行收集動態散射光信號的光學照明與探測裝置。

所述的光學照明與探測裝置是采用以下的一種：

包括低相干光源、干涉儀和探測器；

或者包括低相干光源、干涉儀和光譜儀；

或者包括掃頻寬光譜光源、干涉儀和探測器。

所述的光學照明與探測裝置包括以下一種或多種：

一種多光束照明不同的垂直于光軸方向的橫向空間位置的照明裝置與多探測器的探測裝置，以便在空間維度構建多個采樣體；

一種多光束以不同入射角照明同一或者不同空間位置的照明裝置與多探測器的探測裝置，以便在入射角維度構建多個采樣體；

一種由多個子光束構成的單光束的照明裝置，子光束有不同的光程延遲，且以不同入射角度照明同一或者不同空間位置，以便在入射角維度構建多個采樣體，并且利用光程編碼方式實現多個采樣體的并行探測；

一種包括含有不同光譜的多個探測光束的照明裝置，不同光束照明在同一空間區域或者不同空間區域，具體包括利用多個不同光譜的光源照明，或者對單一寬光譜光源照明后進行光譜分割，或者兩種方式聯用，以便在光譜維度構建多個采樣體。