[發明專利]一種雙波長偏振光散射測量顆粒物的方法及裝置

在審

• 申請號: 201810362488.0
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108844865A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 曾楠;展東劍;何永紅;馬輝
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02;G01N15/00
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

1.一種雙波長偏振光散射測量顆粒物的方法，其特征在于，包括以下步驟：1)將待測顆粒物樣品以恒定速度流過散射腔測試區，使用不同波長的兩路激光經偏振處理后照射所述測試區；2)使入射激光偏振態為水平線偏振，測量入射光經當前顆粒物散射后特定角度散射光的Stokes向量(S₀,S₁,S₂,S₃)^T，計算Hdop作為反映顆粒物形態的主指標，計算Pdop作為反映顆粒物吸收的主指標，計算Rdop作為反映顆粒物成分的主指標；3)使入射激光偏振態為45°線偏振，其余操作同步驟2)；4)使入射激光偏振態為右旋圓偏振，其余操作同步驟2)；5)通過獲得的指標集，分析出當前顆粒物的綜合屬性。

2.根據權利要求1所述的雙波長偏振光散射測量顆粒物的方法，其特征在于，所述Stokes向量為：

其中，S₀表示散射光的總光強，為水平線偏振光的光強I₀與垂直線偏振光的光強I₉₀之和；S₁為散射光中水平線偏振光的光強I₀與垂直線偏振光的光強I₉₀之差；S₂表示散射光中45°線偏振光的光強I₄₅與135°線偏振光的光強I₁₃₅之差；S₃表示散射光中右旋圓偏振光的光強I_R與左旋圓偏振光的光強I_L之差。

3.根據權利要求1所述的偏振光散射測量顆粒物的方法，其特征在于，所述步驟2)中，水平線偏振的入射光經顆粒物散射后，測量所述散射光的Stokes向量，計算Hdop、Pdop和Rdop，其中，Hdop＝S₁/S₀，Pdop＝S₂/S₀，Rdop＝S₃/S₀；所述步驟3)中，45°線偏振的入射光經顆粒物散射后，測量所述散射光的Stokes向量，計算相應的Hdop、Pdop和Rdop，這3個參量命名為P-Hdop、P-Pdop和P-Rdop；所述步驟4)中，右旋圓偏振的入射光經顆粒物散射后，測量所述散射光的Stokes向量，計算相應的Hdop、Pdop和Rdop，這3個參量命名為R-Hdop、R-Pdop和R-Rdop。

4.根據權利要求1至3任一項所述的偏振光散射測量顆粒物的方法，其特征在于，步驟5)中，通過指標Hdop反映顆粒物形態；通過指標Pdop反映顆粒物的吸收屬性；通過所述指標Rdop反映顆粒物的成分。

5.根據權利要求1至3任一項所述的偏振光散射測量顆粒物的方法，其特征在于，所述步驟5)中，分析的方法采用關系式法、讀圖法、機器學習法、神經網絡法中的任一者或多者。

6.根據權利要求1至5任一項所述的偏振光散射測量顆粒物的方法，其特征在于，所述激光源的兩路激光波長分別為405nm和532nm。

7.一種雙波長偏振光散射測量顆粒物的裝置，其特征在于，包括激光源、起偏單元、光束調制單元、散射腔、探測單元、光阱和計算處理單元；將待測顆粒物樣品以恒定速度流過散射腔的測試區，所述激光源發出激光依次經所述起偏單元偏振處理、所述光束調制單元調整后照射到所述測試區；所述探測單元用于探測流過所述測試區的待測顆粒物樣品中的當前顆粒物對激光散射后的散射光的Stokes向量；所述計算處理單元根據如權利要求1至6任一項所述所述的方法中的步驟2)至步驟4)由所述探測單元探測的散射光的Stokes向量計算出該入射偏振態下的偏振指標，進而分析得到當前顆粒物的形態和成分等信息。

8.根據權利要求7所述的一種雙波長偏振光散射測量顆粒物的裝置，其特征在于，所述激光源的兩路激光波長分別為405nm和532nm，入射光的入射角度可調，而探測器的位置固定，通過改變激光器的入射角度使探測器探測不同角度的散射光。