球形金纳米颗粒的消光特性及不同折射率环境下的共振波长

为了研究球形Au纳米颗粒的消光特性及共振波长与环境折射率的关系,采用Mie理论计算了直径为20,40,60和80nm的球形Au纳米颗粒在不同折射率的介质环境中的消光谱,并利用消光法实验测量了这4种粒径的Au纳米颗粒在不同浓度糖水中的吸光度,取得了糖水介质环境的折射率与浓度之间的关系及其色散规律,以及Au纳米颗粒的消光系数及共振波长随环境折射率变化的数据。结果表明,介质环境糖水浓度一定时,Au颗粒半径增大,消光峰值红移;颗粒半径一定时,周围介质环境糖水浓度增大,消光峰值红移;Au纳米颗粒的共振波长与糖水浓度呈线性关系,20,40,60,80nm的Au纳米颗粒对应的线性斜率分别为0.106 0,0.135 5,0.193 8,0.265 8,斜率随粒径尺寸的增大而增大。该结论为探索纳米颗粒的折射率敏感性奠定了基础。     

基于后向光散射的颗粒测量技术研究

颗粒粒径和颗粒折射率是光散射颗粒测量技术中的重要参数。为了实现颗粒粒径的测量及其分档,在广义Mie理论基础上,分析了颗粒粒径及折射率对后向散射光能分布的影响,并得到了后向散射光能分布随颗粒粒径及折射率呈周期变化规律。实验验证结果表明,后向散射光能与颗粒粒径及颗粒浓度有关。研究结果可为后续的颗粒测量研究提供参考。     

矩方法在粒径分布测量中的应用

在利用光全散射法测量颗粒粒度的研究中,如何正确选择并使用反演算法来对颗粒粒径分布信息进行重建是非常关键的。根据光全散射法的相关基本原理,提出了一种基于矩方法的反演算法,对多组光源下的消光值进行多项式拟合,提取系数得到对应矩阵方程的形式,从而求得粒径分布函数的各阶原点矩mk。实际上,球形颗粒粒径分布的各阶原点矩与粒径分布的许多特性相关,并且可以为球形颗粒系统的粒径分布反演提供一个尺度,这样将原有的复杂反演方法转换为求解矩阵方程。该方法具有原理简单,计算速度快等优点,能够满足颗粒粒径在线测量的要求。     

三波长消光法测定微粒的粒径及其分布

用洮肖法（Ｌｉｇｈｔ ｅｘｔｉｎｅｃｉｔｏｎ）可以测量颗粒的平均粒径,而用多波长消光法,不仅可以测量颗粒的平均粒径,而且也可以测量颗粒的粒径分布。本文提出,当采用函数限制解法时,仅用３个波长即可求出颗粒的粒径及其粒径分布计算机数值模拟计算处实测结果证实了这种方法的有效性。     

主成分分析在光全散射特征波长选择中的应用

为了能在用光全散射法测量颗粒粒径时选择对粒径影响较显著的特征波长进行测量,通过在可见及可见-红外波段内对粒径服从单峰R-R分布颗粒系的消光光谱,一阶微分以及二阶微分消光光谱进行主成分变换,提出一种特征波长选择方法。该方法首先对颗粒系的一阶微分消光光谱进行主成分变换,然后将每个波长下的一阶微分消光谱对主成分贡献率的大小作为特征波长选择的主要依据,并将光谱范围的边界波长也作为特征波长。分别对粒径服从单峰及双峰R-R分布的颗粒系进行数值仿真,并采用标准颗粒的实测数据进行验证。验证结果显示,采用基于主成分分析的波长选择方法计算方便、易于实现,得到的标准颗粒粒径反演误差均小于3%,表明采用提出的波长选择方法能够保证选出的光谱消光值具有较高的信息量。     

用光纤耦合法实现颗粒测量

根据全光散射法测量粒径存在样品池壁散射及折射率改变等问题,提出了利用光纤耦合结构,并引入洛伦兹经典色散公式和多波长处理方法来实现颗粒测试.首先,介绍了全光散射法进行颗粒测试的理论,并研究现有的样品池和测量手段存在的问题.然后,引入洛伦兹色散公式来处理折射率的变化;同时结合多波长处理法,获得颗粒的平均粒径和粒径分布公式,...     

用光透消光法测定颗粒物质的折射率

基于Ｍｉｅ光散射理论及Ｌａｍｂｅｒｔ—Ｂｅｅｒ光透射定律，本文提出一种测定颗粒状物质的折射率的有效方法──光透消光法。本文给出了测量原理、方法及对几种标准颗粒折射率的实测结果     

超声衰减法测量颗粒粒度大小

提出一种基于两个频率下超声衰减系数测量,并结合ECAH超声衰减模型得到悬浊液中颗粒平均粒径的方法.并通过对亚微米范围的钛白粉悬浊液在1和2MHz频率下进行测量.测量结果与消光法测量进行对比,表明该方法应用到颗粒粒度大小测量是切实可行的.     

颗粒浓度在线监测的双波长消光法

用消光法（Ｌｉｇｈｔ ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ）可以测量微粒的粒度及浓度,但一般仅限于实验室装置。本文提出了一种双波长消光法进行颗粒浓度在线监测的新方法。文中除给出理论分析外,还给出了实测结果。     

气溶胶颗粒折射率在光学粒径测量中的影响

针对单颗粒光散射测量方法中被测颗粒折射率会影响测量结果的问题,根据Mie理论和光辐射能通量计算公式,对13种常见气溶胶颗粒,在不同采光中心角θ和采光接收半角β下的散射光辐射能通量F与粒径D关系曲线进行了计算,提出一种基于相对测量误差平均值的评价标准,依据该评价标准定量分析了13种折射率对测量的影响。通过对模拟结果的分析,得出采光结构接收到的光辐射能通量包含前向散射光的条件下,13种颗粒的F-D曲线较为接近,折射率对测量结果的影响相对较小。     

表面活性剂含量对氧化铈/氧化硅复合磨料分散性的影响

以乙醇为溶剂及表面活性剂,以氨水为催化剂,利用正硅酸乙酯的水解得到氧化硅颗粒,并分析乙醇质量92%时制备的氧化硅颗粒呈球形,粒径分布均匀,表面光滑,呈单分散状态;乙醇质量分数为96%时制备的氧化硅颗粒粒径分布范围大,并且小颗粒团聚一体,聚集到大颗粒上.基于理想的氧化硅颗粒,利用化学沉淀法制备CeO2/SiO2复合磨料,并通过透射电子显微镜(TEM)及X射线衍射仪(XRD)对制备的样品进行表征.结果表明,制备的CeO 2/SiO2复合磨料为球形,粒径为150分数对制备的氧化硅颗粒以及氧化铈/氧化硅复合磨料分散性的影响.结果表明:水解体系中乙醇质量分数为71%时制备的氧化硅颗粒基本呈球形,粒径分布范围大,呈少量单分散状态;乙醇质量分数为~250 n m ,具有草莓状核壳的包覆结构,作为抛光磨料可以提高抛光表面质量.     

动态光散射颗粒分布软测量

考虑传统动态光散射颗粒粒度分布测量用的反演算法复杂、精度不够、抗噪能力差,本文基于大数据思想,提出了一种动态光散射颗粒分布软测量方法。该方法通过调节颗粒粒度分布形状参数获得大量自相关函数及其对应颗粒分布的数据;使用这些数据对子学习机进行训练。最后,针对训练数据维数较高的特点对传统Bagging算法进行改进,并利用改进的Bagging集成算法集成子学习机以提高软测量模型的精度及泛化能力。通过模拟单峰数据和对300nm标准粒径进行软测量开展了验证实验。结果表明,该方法能够较好地测量出不同动态光散射颗粒分布的峰值及分布宽度,模拟单峰数据测量峰值精度可达1nm,300nm和503nm,标准粒径测量精度分别可达3nm和4nm,优于一般的反演算法。该软测量方法为动态光散射颗粒分布测量开辟了新的途径。     

In-line measurement of pneumatically conveyed particles by a light transmission fluctuation method

An optical method for particle sizing in two-phase flow, the so-called light transmission fluctuation method, is presented in this paper. On the basis of this method, a novel optical instrument capable of in-line measurement of pneumatically conveyed particles is introduced. Quite a few medium-term tests validate the reliability and the applicability of this technique. Some measurement results are shown and discussed, concerning real-time in-line continuous monitoring of pulverized coal flow at coal-fired power plants and relevant laboratory experiments.     

微粒粒径的光学相关检出

介绍利用光学相关法检出微粒粒径的实验和计算机模拟。这种粒径测试方法的优点是光学装置简单、容易实时测量，并且可测量各种微粒，如：非球形粒子或不知其组成特征的粒子等等。     

On-line measurement of particle size distribution and mass flow rate of particles in a pneumatic suspension using combined imaging and electrostatic sensors

This paper presents a novel instrumentation system that uses a combination of electrostatic and digital imaging sensors. An inferential approach is adopted for the mass flow measurement of particles, velocity and volumetric concentration of particles being measured independently. The velocity of particles is determined by cross correlating two signals derived from a pair of electrostatic sensors and the volumetric concentration of particles is obtained using a novel digital imaging sensor, which also provides particle size distribution data. The basic principles and limits of operation of the imaging sensor are discussed and explained. Results obtained from a pneumatic conveyor are presented which demonstrate good performance of the measurement system for both mass flow metering (accurate to about ±6%) and particle sizing (reliable to around ±2.5%). Particle size distribution results are also included and the insensitivity of particle sizing to changes in velocity and concentration is assessed. In addition, on-line sizing results are compared to off-line results, measured using an accepted laser diffraction based instrument, and good agreement is observed. In general, the results obtained are encouraging and the system shows great promise.     

微米球粒的宽角度光散射的数值模拟研究

采用米氏散射理论，提出一种在传统前向散射布局基础上，增加大角度探测器的实验装置，并对散射光作偏振探测，从而实现对微米直径范围的球粒进行直径分布测量的方法。数值模拟发现散射光强的垂直偏振分量与假设的目标散射光强的垂直偏振分量之间的根均方差为最小。采用Phillips-Twomey算法，设定罗辛-罗姆勒（RR）分布，通过拟合散射光强的垂直偏振分量的角分布曲线获得罗辛-罗姆勒分布中的直径参数和直径分布宽度参数。该方法在理论上快速准确。所提方案在实验上也切实可行。     

Airborne particles detection and sizing at single particle level by a novel electrical current pulse sensor

A novel method for detecting and sizing airborne particles at single particle level is presented in this paper. When a particle hits a metal electrode which is grounded, electrostatic charges will be transferred between the particle and the electrode. As a result, an electrical current pulse will be generated in the measurement system. The number of the signal pulse represents the number of particles in the sample. To determine the effect of the particle size on the magnitude of the signal, the correlation between the magnitude of the signal and the size of particle was experimentally investigated. The results show that the magnitude of the measured signal is linearly proportional to the square of particle’s diameter. Such a correlation can be used to evaluate particle size from the measured signal. The airborne particle detection method presented in this paper can be used for counting and sizing airborne particles at single particle level.