表面效应对动态光散射纳米粒径测量的影响

为探究表面效应对动态光散射法测量纳米粒度的影响,设计一种宽度可调的样品池,采用基于高速线阵CCD的动态光散射测量系统,对不同粒径的标准SiO_2颗粒进行测量。结果表明:样品池宽度小于1.3 mm时,粒径测量值随通道宽度减小线性增大,宽度为0.6 mm时,粒径测量值与自由空间中的测量值差距超过5%;样品池宽度较小时,颗粒布朗运动受到明显影响,动态光散射仪中使用微量样品池时,应根据样品池宽度对测量结果进行修正。     

动态光散射在烟气颗粒粒径分析中的应用

本文阐述了动态光散射测量的基本原理,尝试性地利用动态光散射技术进行了气体中烟气颗粒的粒径测量.利用Brookhaven公司的BI-9000相关器搭建测量平台,探索了动态光散射技术在气体中测量烟气颗粒粒径的方法,分析了在测量中遇到的关键问题,如烟气颗粒浓度.颗粒吸附作用等,并初步提出解决问题的方案.本文先后对两种不同的烟草样本进行实验,两组测量数据表现出明显的差异,同组数据在一定范围内波动,说明了动态光散射在烟气颗粒测量中有一定的应用潜力.     

Zeta电位测量中电场对颗粒粒径的影响

为确定电泳光散射法测量纳米颗粒zeta电位过程中电场对颗粒系统性质的影响,实验研究210、360 nm 2种标准颗粒的单分散溶液在通电前、后颗粒粒度的变化;通过测量90°散射角的动态光散射信号,采用自相关技术进行信号分析,用累积法反演计算颗粒的粒径。结果表明,颗粒在小电压的情况下,粒径几乎没有变化;随着电压的增大,平均粒径逐渐增大,说明样品发生团聚;电压越大,颗粒团聚越快。     

基于LabVIEW的纳米颗粒动态散射光模拟

采用实验室虚拟仪器工程平台LabVIEW实现了纳米颗粒动态光散射信号的计算机模拟。用G语言(图形语言)设计了信号模拟的框图程序,给出了5nm, 15 nm两种粒径颗粒的模拟动态散射光信号及自相关函数。对模拟信号的粒度分析表明,这两种模拟信号产生的测量偏差分别为0.4nm和-0.6nm。     

光纤式动态光后向散射纳米颗粒粒度测量装置

提出并制备了一种新颖的光纤式动态光后向散射纳米颗粒粒度测试装置,装置采用多模光纤和单模光纤分别传输激光和接收散射光,光纤以探针形式直接插入样品中进行浸入式测量,具有散射角度可调和便于集成化等优点。利用搭建的装置对50nm、100nm、500nm、1000nm的聚苯乙烯纳米颗粒进行了测量,实验结果与样品的标称值相符,验证了装置的可行性。     

动态光散射法测量二氧化硅粒径的不确定度评定

为探讨动态光散射法粒径测量结果的不确定度来源及其对测量结果的影响程度,选取2种不同粒径的二氧化硅(标称粒径分别为20、80 nm)混合体系为研究对象,利用动态光散射法测量混合体系中颗粒的粒径,对其不确定度来源进行分析,依据不确定度评定方法对测量结果进行不确定度评定。结果表明:2种颗粒的粒径测量平均值分别为17.80、88.43 nm,测量结果可表示为(17.80±1.02)、(88.43±2.48)nm;衰减率、温度、散射角、黏度、重复性测量等均为测量结果的不确定度来源,其中重复性测量是主要来源。     

基于FPGA高速信号采集的多角度动态光散射法纳米粒径测量

根据动态光散射装置测量纳米粒径原理,开发了一套基于现场可编程门阵列(FPGA)的纳米粒径测量系统。该系统通过光电倍增管(PMT)输出光子脉冲信号,利用FPGA实现高速脉冲采集及自相关运算,采用双脉冲计数器实现高精度可控的连续计数,并实现DDR3异步存储以及USB通信交互等接口功能。自研板卡既可实现自相关函数实时采集运算,又可无丢失地保存海量原始数据信号。采用该系统对200nm聚苯乙烯颗粒进行了测量,分析了不同采样时间及延迟时间等参数对粒径测量结果的影响。实验结果表明:自研FPGA采集板卡测量重复性为1.2%,具有很好的稳定性和重复性。     

基于FPGA的多通道动态光散射自相关器的研制

为提高多角度动态光散射(MDLS)实验的测试效率与测量精度,开发了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的多通道动态光散射自相关器。该自相关器利用FPGA同时采集4个散射角度的光子脉冲信号,实现高频脉冲计数和自相关计算;设计双计数器模块保证高频无丢失计数,结合片内环形寄存区与片外DDR3芯片实现动态存储数据;提出multi-tau相关器结构设计自相关器的相关计算模块,通过USB通信模块传输自相关计算结果。该自相关器利用有限的FPGA内部硬件资源,实现了多通道自相关运算,解决了大量计数数据的存储问题,提高了MDLS实验的测试效率。利用自相关器对50～200 nm的聚苯乙烯颗粒进行MDLS实验,实验结果与样品的标称粒径表现出良好的一致性,表明该设计能有效地表征颗粒粒径信息。     

动态光散射在颗粒检测中的应用

动态光散射是常用的一种用于检测颗粒粒径分布的方法。本文详细介绍了该技术在测量颗粒粒径、介电常数、传导率、旋转扩散系数、环境的影响以及结晶条件等方面的研究进展,并对该技术的发展及应用做出了进一步的讨论,提出了动态光散射方法存在的问题,以及克服动态光散射的背景噪声、提高光源质量以及建立更智能化的算法等研究方向。     

Mie理论在静态光散射粒度测量的应用下限研究

测量下限是光散射颗粒测试技术的关键问题。本文通过理论分析、比较归一化散射光强的分布图和构造方差函数F(d)对颗粒散射光的光强分布进行了定性和定量的讨论,对Mie散射向Rayleigh散射趋近的情况进行了分析,讨论了散射光光强大小的分布,分析了测量不同粒径的颗粒的可行性,最终得到在入射光源是波长为0.6328μm的He-Ne激光器的情况下,当粒径d取200nm以上时,不同粒径颗粒的M ie散射光强分布有较大差别,适合用静态光散射的方法来判断颗粒粒径。     

光散射法颗粒物监测仪粒径识别检测装置的搭建及方法研究

设计并搭建了粒径识别法光散射粉尘仪检测装置,以柴田LD-5型光散射粉尘仪作为参考粉尘仪(TSP),采用不同粒径(0.6,2.0,2.3,2.5,2.7,3.0,3.2,3.4,3.7 μm)的单分散聚苯乙烯小球对某台具有粒径识别功能的PM2.5传感器的粒径识别误差进行检测.如果传感器粒径识别功能是准确的,当粒径＞2.5...     

超细颗粒物近场散射光场分布特性研究

为研究超细颗粒物近场散射光强分布的特性,应用了时域有限差分方法系统对不同尺寸微小颗粒的近场散射光强进行分析。对于单颗粒的散射光场,颗粒越小,散射光主要表现为各向同性,随着颗粒增大,前向散射光将占主要部分,这与传统的Mie散射理论相一致。对于紧靠的两个颗粒,由于多重散射的作用,散射光场表现出更多的复杂性,两个颗粒的排列方式不同也会对结果有较大影响。这些结果为进一步分析复杂颗粒系统的光散射特性提供了基础。     

基于图像光散射颗粒粒度测量方法研究

研究了基于图像的光散射颗粒粒度测量系统。结合图像处理技术,提出一种最小二乘原理圆拟合光环定中方法,设计CCD探测器光环尺寸与颗粒粒级划分数目。搭建了颗粒光散射图像测量硬件系统,利用非独立模式差分进化算法反演出颗粒粒度。通过8种聚苯乙烯乳胶球标准颗粒实验对测量系统准确性进行验证,测量误差在3%之内;对2种不同体积分数的大豆蛋白乳液进行了测量,与图像粒度仪对比偏差在5%之内。实验结果表明:采用最小二乘原理圆拟合方法定中提取到的散射光能与理论分布更加吻合,35环的光环划分方式有利于获得相对良态特性的光能系数矩阵,该测量方法为颗粒粒度测量提供了一种光散射法有效改进方式。     

Investigation of charging behavior of PS particles in nonpolar solvents

The charging behavior of PS (polystyrene) particles dispersed in nonpolar solvent containing surfactant AOT (sodium di-2-ethylhexylsulfosuccinate) was researched by phase angle light scattering (PALS). The effects of the AOT concentration, the particle concentration and the particle size on the zeta potential of the particles were analyzed systemically. The results showed, at different particle concentrations (expressed in the volume fraction of 10(-5)-10(-3)), that the zeta potential could be adjusted by surfactant AOT over a wide concentration range of 0.001-100 mM. An obvious difference of zeta potential on particle concentration was revealed between the high AOT concentrations (beyond 10 mM) and the low ones (below 1 mM). Meantime, it was found that the relationship of particle size to zeta potential showed a great discrepancy between the dilute particle concentrations (below 10(-4)) and the concentrated ones (beyond 6 × 10(-4)). These findings were consistent with the mechanism of preferential adsorption of the charged micelles in nonpolar solvent.     

Dusty Plasma Studies in the Gaseous Electronics Conference Reference Cell

Particle “dust” in processing plasmas is of critical concern to the semiconductor industry because of the threat particles pose to device yield. A number of important investigations into the formation, growth, charging, transport and consequences of particulate dust in plasmas have been made using the Gaseous Electronics Conference Reference Cell as the reactor test-bed. The greatest amount of work to date has been directed toward a better understanding of the role that electrostatic, ion drag, neutral fluid drag and gravitational forces play in governing the dynamic behavior of particle cloud motion. This has been accomplished by using laser light scattering (LLS) techniques to track the motion of suspended particle clouds in rf discharges. Also, statistical correlation’s in the fluctuation of scattered laser light intensity [dynamic laser light scattering (DLLS)] can be used to determine information about particle size, motion, and growth dynamics. These results are reviewed, along with recent work demonstrating that charged dust particles in a plasma can form a strongly coupled Coulomb liquid or solid. New results from DLSS experiments performed in the Reference Cell are presented that show process-induced dust particles confined in an electrostatic trap exhibit low-frequency oscillatory motion consistent with charge density wave (CDW) motion predicted for strongly coupled Coulomb liquids.     

高浓度超细颗粒系后向散射研究

为了研究高浓度状态下颗粒系后向散射规律 ,基于Beer-Lambert定律、Mie散射理论及复散射的相关理论建立了消光 -散射衰减模型 ,并针对具体算例进行了数值计算 ,给出计算结果。     

激光散射法测量烟幕质量浓度的试验研究

为实现实时测量烟幕粒子数浓度、质量浓度和烟幕粒子的粒径分布,开发一种烟幕质量浓度测量装置,该装置采用激光前向散射原理和消光法测量原理相结合的方法。通过测试数据,可以计算出某一时刻的烟幕粒子数浓度和质量浓度的平均值。结果表明:烟幕质量浓度测量装置运行正常,粒径及粒径分布测量值准确。     

颗粒侧向大角度光散射信息获取研究

在虚拟仪器LabVIEW平台上,组建了包括傅里叶变换系统,光纤传感器,高灵敏度CCD在内的大角度侧向光散射信号探测系统。对颗粒尺寸从32-123nm的有机硅丙酸脂微乳液颗粒测试结果的分析表明:7角处的能量跳动量含有表征颗粒大小的信息;通过对7,10,19和35四个角度的归一化散射光能量的测试,验证了在7和35两个角度上,粒径大小与归一化散射光能量成单调关系,因此可以考虑在7和35角放置光电探测器,改进粒度仪的结构设计。