[發(fā)明專(zhuān)利]一種雙波長(zhǎng)偏振光散射測(cè)量顆粒物的方法及裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810362488.0
• 申請(qǐng)日: 2018-04-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108844865A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾楠;展東劍;何永紅;馬輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué)深圳研究生院
• 主分類(lèi)號(hào): G01N15/02
• 分類(lèi)號(hào): G01N15/02;G01N15/00
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

一種雙波長(zhǎng)偏振光散射測(cè)量顆粒物的方法及裝置，所述方法包括：1)將待測(cè)顆粒物樣品以恒定速度流過(guò)散射腔測(cè)試區(qū)，激光經(jīng)偏振處理后照射測(cè)試區(qū)；使入射激光偏振態(tài)為水平線偏振，測(cè)量入射光經(jīng)當(dāng)前顆粒物散射后特定角度散射光的Stokes向量(S₀,S₁,S₂,S₃)^T，計(jì)算Hdop作為反映顆粒物形態(tài)的主指標(biāo)，計(jì)算Pdop作為反映顆粒物吸收的主指標(biāo)，計(jì)算Rdop作為反映顆粒物成分的主指標(biāo)；3)使入射激光偏振態(tài)為45°線偏振，其余操作同步驟2)；4)使入射激光偏振態(tài)為右旋圓偏振，其余操作同步驟2)；5)通過(guò)獲得的指標(biāo)集，分析出當(dāng)前顆粒物的綜合屬性。本發(fā)明的方法可實(shí)現(xiàn)對(duì)顆粒物的綜合屬性進(jìn)行在線快速全方位分析。此外，本發(fā)明的裝置可以最大化減少探測(cè)器的數(shù)量。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及空氣中顆粒物的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，特別是涉及一種雙波長(zhǎng)偏振光散射測(cè)量顆粒物的方法及裝置。

【背景技術(shù)】

大氣顆粒物對(duì)環(huán)境的影響日益嚴(yán)重，其成分復(fù)雜、來(lái)源多樣，研究者需要根據(jù)顆粒物的物理化學(xué)特征對(duì)其來(lái)源進(jìn)行判別分析。形狀和復(fù)折射率可以描述大氣顆粒物形態(tài)和成分的物理特征，其中復(fù)折射率的虛部可以反映物質(zhì)對(duì)光的吸收屬性。不同類(lèi)型的顆粒物通常具有不同的形狀，較為簡(jiǎn)單的形狀包括球(水、燃煤顆粒等)和柱(纖維)，也有較為復(fù)雜的形狀，比如汽車(chē)尾氣通常為不規(guī)則的絮狀或片狀。不同的化學(xué)成分和分子結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在光學(xué)屬性上就是復(fù)折射率不同，雖然不同的物質(zhì)成分和不同的折射率之間不一定是嚴(yán)格的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，但復(fù)折射率確是最能反映物質(zhì)成分的物理屬性。測(cè)量大氣顆粒物的形狀和復(fù)折射率可以為研究其種類(lèi)和來(lái)源提供線索，并且對(duì)研究粒子特征有重要幫助。

目前，測(cè)量顆粒物形態(tài)的方法，有顯微鏡法等；測(cè)量顆粒物成分的方法，包括質(zhì)譜、能譜、光譜等方法。它們共同的特點(diǎn)是需要先對(duì)顆粒物進(jìn)行富集，再送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)，耗時(shí)久、成本高。在大氣環(huán)境動(dòng)態(tài)變化較大的區(qū)域，相關(guān)研究需要發(fā)展實(shí)時(shí)、原位的顆粒物快速檢測(cè)與分析技術(shù)?；诠馍⑸湓淼牧Ｗ訌椥怨馍⑸錂z測(cè)法具有快速、靈敏和成本低等特點(diǎn)，是進(jìn)行快速在線測(cè)量的常用技術(shù)手段。目前，基于光散射原理的顆粒物測(cè)量?jī)x主要應(yīng)用于顆粒物粒徑和質(zhì)量濃度的檢測(cè)，而且由于指標(biāo)單一和探測(cè)器誤差等原因，其測(cè)量精度一直得不到提高。而在顆粒物形態(tài)和成分測(cè)量方面，國(guó)內(nèi)外目前沒(méi)有比較成熟的產(chǎn)品，相關(guān)的研究也開(kāi)展的比較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于，彌補(bǔ)現(xiàn)有光散射技術(shù)在顆粒物形態(tài)和成分測(cè)量方面的不足，并將對(duì)顆粒物的多維物理屬性測(cè)量整合到一起，提出一種雙波長(zhǎng)偏振光散射測(cè)量顆粒物的方法及裝置，可實(shí)現(xiàn)多種偏振散射參量的同時(shí)性測(cè)量，進(jìn)而對(duì)顆粒物綜合屬性進(jìn)行全方位分析。

本發(fā)明采用如下技術(shù)解決方案：

一種雙波長(zhǎng)偏振光散射測(cè)量顆粒物的方法，包括以下步驟：1)將待測(cè)顆粒物樣品以恒定速度流過(guò)散射腔測(cè)試區(qū)，使用不同波長(zhǎng)的兩路激光經(jīng)偏振處理后照射所述測(cè)試區(qū)；2)使入射激光偏振態(tài)為水平線偏振，測(cè)量入射光經(jīng)當(dāng)前顆粒物散射后特定角度散射光的Stokes向量(S₀,S₁,S₂,S₃)^T，計(jì)算Hdop作為反映顆粒物形態(tài)的主指標(biāo)，計(jì)算Pdop作為反映顆粒物吸收的主指標(biāo)，計(jì)算Rdop作為反映顆粒物成分的主指標(biāo)；3)使入射激光偏振態(tài)為45°線偏振，其余操作同步驟2)；4)使入射激光偏振態(tài)為右旋圓偏振，其余操作同步驟2)；5)通過(guò)獲得的指標(biāo)集，分析出當(dāng)前顆粒物的綜合屬性。

所述Stokes向量為：