光散射技术在高分子溶液特性参数检测中的应用研究

摘要

近年来，高分子材料因一些特殊的性能而备受关注，在化工、医药、环保等多个领域都得到了广泛的应用。为了制备出性能优越高分子材料，必须利用微粒检测技术监测其合成过程，可见微粒检测技术十分重要。我国非常重视高分子材料的研究，但是由于检测技术落后，仪器匮乏，使得科学研究和生产都受到了制约，对相关检测技术的研究十分迫切。光散射技术具有测量精度高、重复性好、测量速度快等优点，是高分子溶液特性参数检测的热门技术。
　　本文研究目的是利用光散射技术完成对高分子溶液的重均分子量Mw、均方旋转半径Rg、第二维里系数A2等参数的检测。通过研究光散射技术，提出了解决方案并搭建了测试系统。主要研究内容如下：
　　1、介绍了光散射现象的本质，调研了光散射技术的发展现状。详细阐述了Mie理论，根据理论公式分析了Mie散射规律。随后引出了Mie理论的近似，即夫琅禾费衍射理论和瑞利散射理论，并对两个近似理论的适用条件进行了分析说明。
　　2、调研了多种检测高分子溶液特性的光散射技术，在此基础上给出了本课题的解决方案。确定了系统的工作原理基于瑞利散射理论，为后续测试系统设计提供了理论支持。随后给出了测试系统的设计方案。
　　3、对系统设计方案进行了分析验证。使用PSpice软件对光电转换电路进行了仿真分析，包括直流偏置点分析、带宽分析和电路噪声分析，结果表明：电路特征频率超过60Hz时，输出噪声增大速度明显加快。对光电转换电路做了静态标定实验，算得迟滞误差为1.76％，重复性误差为2.81%。检验了系统的采样率，其最大值可达到11KHz。通过以上工作，确保了系统中各个模块能够正常工作。
　　4、最后完成了测试系统各个模块的联试实验，成功测定了高分子稀溶液的重均分子量Mw、均方旋转半径Rg、第二维里系数A2等参数。

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1．绪论

1．1光散射技术的产生

1．2光散射的分类

1．3光散射技术的发展

1．4光散射测量仪器的国内外发展现状

1．5本文主要研究内容

2．光散射理论

2．1与光散射相关的物理量简介[24]

2．2 Mie散射理论

2．3 Mie散射规律分析

2．4 Mie散射的近似

2．5本章小结

3．测试系统设计

3．1系统设计原理

3．2系统整体结构设计

3．3光路设计

3．4光电转换电路设计

3．5数据采集电路设计

3．6上位机软件设计

3．7本章小结

4．系统设计方案的分析及验证

4．1光电转换电路性能分析

4．2数据采集电路性能分析

4．3仪器常数的标定

4．4系统联试实验

4．5本章小结

5．总结与展望

5．1总结

5．2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及取得的成果

致谢