高斯光束照射下微米颗粒的后向散射测量与分析

提出一种高斯光束照射下颗粒后向散射光信号的测试方法,对悬浮于流体中不同粒径的玻璃微珠进行了测量,并对测得的脉冲波形进行分析。结果发现,采集的波形基本上符合高斯分布,且波形峰值与粒径有较好的线性关系。对不同颗粒数浓度的粒径为19.2μm的标准玻璃微珠的信号波形进行实时采集,得到了浓度与脉冲数的对应关系。研究结果表明,所提出的测试方法可以得到颗粒粒径和浓度信息,有望应用于后续激光放大器的腔内检测。     

一种新的散射光能谱法测量颗粒粒径的方法

基于光散射原理，提出了一种新的测量颗粒粒径大小及分布的方法。与传统的光散射式激光测粒仪不同，本方法以白色光为光源，仅采集一个空间立体角内的散射光能信号，经反演算后求得被测颗粒的粒径及其分布。给出了这一方法的理论分析、数值模拟以及实验研究。     

激光散射流式细胞仪前向光探测方法研究

流式细胞仪利用微球光散射特性对测试细胞进行分析,细胞病变将改变细胞的光学特性,而粒径和折射率是改变细胞散射光光强分布的两大因素,针对激光散射流式细胞仪前向散射光采用单个光敏元件进行一维探测,只针对细胞粒径进行分析的缺点,提出一种前向散射光线阵式探测的方法。首先,根据微粒的Mie氏散射特性建立了模型。然后根据散射模型仿真结果,对不同散射光曲线的特征权值进行了分析。最后基于K-modes聚类算法,对试验数据进行聚类分析。实验结果证明,该方法不仅能替代传统方法对不同粒径大小的颗粒进行分群,同时可以对相同粒径,不同折射率的微球进行分群,误差小于4.51%。     

颗粒物数量与粒径分布的光学测量系统设计

针对颗粒粒径和数量同时测量的问题,在Mie散射理论的基础上,提出将角散射颗粒计数法和小角前散射法相结合,设计出一种能实时测量颗粒物粒径和数量的光学传感器.基于光电二极管采集到的光电流范围,用信噪比为51.8 dB的放大器电路对电流采样,从而实现较高计数效率.针对散射光能分布和颗粒粒径之间的关系式,推导出目标函数,并引入...     

纳米金修饰碳纳米管阵列结构的表面增强拉曼散射

研究了纳米金粒子修饰碳纳米管阵列结构的表面增强拉曼散射性能.通过FDTD理论模拟仿真了不同粒径纳米金颗粒的场强分布;并采用化学还原的方法制备出直径分别为20、40和60 nm三种不同粒径的金颗粒,然后将纳米金粒子修饰到有序定向的碳纳米管阵列表面,并将该结构作为表面增强拉曼基底.FDTD软件仿真结果表明,60 nm粒径的纳米金颗粒周围场强分布最强,是入射场场强的15倍.同时将罗丹明6G溶液用于测试几组不同尺寸的金颗粒对拉曼散射光强的影响,发现60 nm金颗粒对R6G拉曼信号增强最大.FDTD理论模拟仿真和罗丹明6G溶液实验测试结果表明:金颗粒尺寸在20～60 nm内,颗粒尺寸越大,拉曼散射光的光强越大.     

尘埃粒子计数器单粒子散射光幅值概率分布

详细讨论了激光尘埃粒子计数器单粒子散射光信号幅值分布规律,计算出单粒子散射光信号幅值概率分布函数,给出激光尘埃粒子计数器光学传感器粒径分辨准确计算理论公式。并与实验结果进行了比较。     

一种用于视频信号处理的高速宽带运算放大器

基于高速亚微米互补双极工艺,设计了一种用于视频信号处理的高速宽带运算放大器。电路内部采用高速输入差分对、电流型放大单元、Rail-to-Rail输出单元等结构进行信号传输和放大。对开环增益提升、高速电压-电流信号转换、满摆幅输出设计以及频率稳定性补偿等关键技术进行分析,利用Spectre软件进行仿真。流片后的测试结果表明,在±5 V工作电压下,该放大器的－3 dB带宽≥200 MHz,失调电压≤5 mV,电源电流≤6 mA,满足高速通信、高速ADC前端信号采集、视频信号处理等各种场合的应用需求。     

基于激光散射理论的微小颗粒测量的数值分析

根据算法的准确性、稳定性和快速性原则, 讨论了Mie散射和Rayleigh散射的数值算法。将Mie散射理论及Rayleigh散射理论的Matlab数值结果与Wiscombe结果对比分析, 证明了此Matlab程序的正确性。在此基础上, 确定了当颗粒粒径参量x0.3时采用Rayleigh散射理论来确定前向某一角度范围内散射光能分布, 从中求得颗粒的粒径大小和分布, 具有比Mie散射理论算法快速性的特点。该方法为某些测试对象(颗粒与分散介质相对折射率、颗粒种类等)确定、微小颗粒的在线测量提供了理论支持。     

一种改进的消光式颗粒计数传感器

分析了消光式液体颗粒计数传感器的典型结构,并根据Mie理论计算了折射率为1.33的消光系数曲线,说明颗粒粒径在小于2μm时与消光系数呈多值性对应关系,指出这种多值性关系是影响此类计数器不能用于检测小颗粒的主要原因.最后提出一种改进的液体颗粒计数传感器结构,对传感器中光学部分的采光透镜组进行了改造,增加散射光探测器和光源监控探测器.通过计算说明了将散射光探测器安置在45°采光角时的原因,此时的光能与颗粒粒径之间有较好的单值对应关系,还可减少折射率对测量结果的影响.实验对比表明,改进结构的传感器对小于2μm的标准颗粒试样有较好的检测能力,而且多次重复测量结果相近;对大于2μm颗粒的检测能力仍然保持着较高的水平.     

微米镍粉在太赫兹波段的Mie散射特性研究

为研究微米镍粉对太赫兹波的屏蔽效果,本文运用Mie氏散射理论,数值计算了微米镍粉在太赫兹波段的散射特性。研究获得了光学截面与粒子半径和入射波长、散射强度与散射角和粒子尺寸参数x的关系曲线。结果表明,微米镍粉在太赫兹波段的消光作用以散射为主;粒径对镍粉的消光效果有很大影响,可以通过控制粒径来设计具有太赫兹屏蔽效果的材料。随粒径的增大,消光截面先增加再振荡降低最终趋近于一定值;粒径越小散射强度越低且散射光强集中分布在散射角较小的范围内。     

基于DSP技术的光尾流实时探测方案

利用尾流的光散射特性对其进行探测 ,光散射谱强度分布的半值宽度随尾流中气泡群的密度而变化。基于成熟的信号处理技术 ,文中提出了对尾流进行实时探测的解决方案。系统采用CCD光采样 ,ADC数据采集及FIFO缓存 ,DSP数据处理三级流水线方式工作。充分发挥DSP处理器片内存储器容量大的特点 ,使用其片内数据缓冲区交替对CCD进行信号采集和数据处理 ;在进行数据处理过程中 ,处理器以中断方式读取FIFO缓存结果。     

多角度动态光散射角度误差对权重估计的影响

角度权重估计是多角度动态光散射测量技术的重要环节,其方法可依赖于光强均值或光强自相关函数基线。角度误差对颗粒粒度分布测量准确性的影响在很大程度上取决于角度权重系数的估计。通过对模拟和实测动态光散射数据的反演,研究了角度误差对基线值法和光强均值法进行权重估计对粒度分布反演的影响。结果表明:采用两种方法进行角度加权,无角度误差时反演结果无显著差异。存在角度误差时,误差对光强均值法反演结果的影响大于基线值法,并且对大颗粒的影响显著大于对小颗粒的影响。导致这一结果的原因在于,当散射角存在误差时,基于Mie理论的光强均值法得到的权重系数为理论值,与实测的光强自相关数据所对应的权重系数存在偏差。而且随着颗粒粒径的增大,Mie散射光强随散射角变化呈现出更为剧烈的波动,致使这种偏差加大。因此,采用基于Mie散射理论的光强均值法进行角度加权,对多角度光散射测量装置应提出较高的精度要求。     

瑞利散射法诊断大尺寸团簇

瑞利散射法的优点是实验易行,对于团簇是非破坏性的。利用这种方法Ａ．Ｊ．Ｂｅｌｌ等人测出了尺寸在１５０－４０００的氩团簇。Ｒ．Ｋｌｉｎｇｅｌｈｏｅｆｅｒ测量瑞用射信号强度同散射角的依赖关系,推断以团族尺寸分布。Ｔ．Ｄｉｔｍｉｒｅ等在散射角固定不变的情况下,测量散射信号同气体滞止压强Ｐ０或温度Ｔ０的关系,从而推断团簇的尺寸。     

Simulation of dynamic light scattering signal for ultrafine particles based on the exponential model

According to the autocorrelation function (ACF) of dynamic light scattering (DLS) signals, the exponential model used for scattering signal simulation can be established. Based on this model, nine kinds of DLS signals for unimodal, bimodal and trimodal distribution particles are simulated respectively. The ACF of the simulated signal agrees with its theoretical value very well. Inverted size errors of simulative signals for unimodal distribution particles by Cumulants method and those for bimodal and trimodal distribution particles by nonnegative constraint least squares (NNLS) are less than 0.13%, 2.11% and 3.01%, respectively. Comparing the exponential model with autoregressive (AR) model, the calculation time of the former is less than one tenth of the latter. Hence, the exponential model is more effective in the simulation of DLS signals.     

颗粒浓度及粒度的光散射在线测量

介绍一种在线监测颗粒浓度及粒度变化的光散射方法。着重提出消除观察窗玻璃污染物对测量结果影响的办法。给出了部分现场实测结果。     

一种高性能红外探测器模拟器的研制

为解决红外探测器数据采集系统的测试问题,基于红外探测器件本身的工作特点,研制出了能够模拟红外探测器输出信号的模拟装置。该装置不仅能模拟各种阵列规模的红外探测器,输出准确的量化图像数据,而且能为数据采集系统提供所需的帧、行、像元及相关双采样同步触发信号。利用模拟装置输出的量化图像数据实现了红外探测器数据采集系统的定性检查和定量校准,为红外探测器数据采集系统的高效准确测量提供了有价值的参考。     

基于Mie散射理论的磷化镓粒子散射特性

基于Mie散射理论,对磷化镓微球粒子从紫外光区到红外光区的光散射特性进行了数值计算与理论分析,得到了散射强度与散射角、粒子尺寸参数、偏振度与散射角以及光学截面与粒子尺寸参数的关系。结果表明,入射波长越长,粒子半径越小,散射越弱;并且在红外波段光散射很弱,在散射角90°方向上能观测到线偏振光,这为磷化镓材料的制备与应用提供了理论参考。     

应用低相干动态光散射检测乳制品品质

提出了一种检测乳制品品质的新方法。利用低相干光源和迈克耳孙干涉仪,结合传统的激光动态光散射技术组成低相干动态光散射装置,通过检测后向散射光场强度的自相关函数的变化来判断乳制品是否变质。以保存在冰箱和室温下的牛奶为样品,检测了从样品中后向散射的单次散射光场强度的自相关函数,并采用CONTIN算法对实验数据进行分析。结果表明,保存在室温下的牛奶在前5天检测到的散射光场强度的自相关函数与保存在冰箱中的牛奶无明显变化,但后2天发生了剧烈变化,意味牛奶已变质,而粒径分布变得更宽,证实了该方法能对乳制品进行品质鉴定。     

估算0．2微米尘埃粒子散射光通量的探讨

在入射光是会聚光、白光的条件下，探求了一种估算0.5微米聚苯乙烯标准粒子散射光光通量数量级的简捷方法。该方法是基于0．5微米粒子在光照区内能截获的光通量总量.通过实验对比，认为该估算方法是可行的。