前向大角度光散射亚微米级颗粒粒度测试方法研究

摘要

该文介绍了主要的亚微米级颗粒粒度光散射法测试原理及其理论依据和算法实现.利用夫朗和费衍射理论时对粒子的界定要求尺寸参数α>>1,又加上光电探测元件的尺寸受到限制,故不能准确地测量5微米以下的颗粒,为此必需扩大测量下限.推导论证了扩大其测量下限的反傅立叶变换的复振幅分布,得出了只需改变样品池和透镜之间的距离就能改变仪器测量下限的结论.并从理论上分析了亚微米级颗粒粒径与归一化散射光能量的关系,指出在与光轴成7°夹角的位置,归一化散射光能量随着粒径的减小而减小:在35°角处,归一化散射光能量随着粒径的减小而增大.为此在原有工作的基础上结合大角度侧向探测系统来研究亚微米级颗粒粒度测量的问题.组建了包括反傅立叶变换系统、光纤传感器以及高灵敏度CCD的大角度侧向光散射信号探测系统,设计了基于虚拟仪器LabVIEW平台的信号采集和数据处理软件,对系统稳定性和颗粒尺寸从32纳米-123纳米的微乳液颗粒球进行了测试研究.

目录

文摘

英文文摘

第一章亚微米级颗粒粒度光散射法测试技术概述

§1.1亚微米级颗粒粒度测试的重要性

§1.2亚微米级颗粒粒度测试的非光散射法测试技术原理简介

§1.3光散射法对亚微米级颗粒粒度测试的意义及技术现状

§1.3.1经过修正的衍射法测粒技术

§1.3.2光子相关光谱法(PCS)

§1.3.3光全散射法

§1.4本章小结

第二章颗粒的光散射理论

§2.3本章小结

第三章基于夫朗和费衍射的颗粒尺寸测量原理及其局限性

§3.1单个粒子散射光强分布函数

§3.2颗粒群散射光能分布函数及粒子尺寸分布的计算

§3.3夫朗和费衍射测量技术的局限性

§3.3.1夫朗和费衍射的适用条件

§3.3.2夫朗和费衍射粒度仪的系统局限性

§3.4本章小结

第四章对原有系统的结构改进和功能扩展

§4.1透镜的傅立叶变换和反傅立叶变换

§4.2夫朗和费衍射系统的改进——反傅立叶变换技术

§4.3夫朗和费衍射系统光散射信号接收范围的扩展——侧向光电探测器

§4.5本章小结

第五章实验系统的设计

§5.1大角度侧向光散射信号接收系统的组成

§5.1.1光纤传感器

§5.1.2高灵敏度光电探测器CCD

§5.2颗粒光散射信号的探测

§5.2.1数据采集卡DAQ

§5.2.2信号采集系统软件设计

§5.2.3光纤传感器输出端在CCD上的位置确定

§5.3系统稳定性测试

§5.3.2底板信号的测试

§5.4有关数据处理的系统软件设计

§5.5本章小结

第六章大角度侧向光散射的探索实验

§6.1浓度对侧向散射光能量和跳动量的影响

§6.2颗粒粒径大小与散射光能量和能量跳动量的关系

§6.3本章小结

第七章全文总结

§7.1本文的工作

§7.2今后的工作

参加科研项目工作和发表的文章

参考文献

致谢