表面散射浊度测量研究

本文在理论上计算了球形粒子对光的单次散射及多重散射解 ,证明了通过检测 90°方向散射光强度来获得样品浊度方案的优越性。随着样品浊度的增加 ,当考虑样品的多重光散射后 ,90°方向散射光强与浊度的线性度下降。设计了表面散射浊度在线测量系统 ,当 Formazin标准液在 0～ 1 0 0 0 NTU范围内时 ,获得了散射光强与浊度的线性度优于± 3% ,测量结果表明用表面散射法来测量浊度具有测量范围宽、线性好的优点。     

光子带隙光纤背向散射次波建模及实验验证

光子带隙光纤有着独特的结构形式、传输介质和导光机制,这使其具有传统光纤无法比拟的优点,是未来光纤陀螺的理想选择。但光子带隙光纤粗糙的纤芯内壁导致其产生强烈的背向散射次波,会使光子带隙光纤陀螺产生额外的非互易误差。为了定量分析光子带隙光纤背向散射次波强度大小,论文基于电偶极子辐射理论建立了一种简单的光子带隙光纤背向散射次波理论模型。通过聚焦离子束微纳加工法和原子力显微镜测量得到了准确的纤芯内壁表面形貌功率谱密度,进而计算得到HC-1550-02型光子带隙光纤背向散射系数理论值为2.61×10-9/mm。通过光频域背向反射散射仪得到HC-1550-02型光子带隙光纤背向散射系数测量值为～1.82×10-9/mm,初步验证了背向散射次波模型的正确性,为背向散射次波抑制技术研究奠定了基础。     

散射法表面粗糙度测量

介绍了标量和矢量两种散射理论，并用软X射线反射率对超光滑表面进行散射测量，同时应用这两种理论计算了超光滑表面粗度均方根值，从计算结果来看，两种理论所得结果与WYKO测量结果吻合较好。     

一种微分散射自控测量系统

基于微分散射测量原理,设计了一种计算机自动控制微分测量系统,利用该系统最终能够得到散射样品表面的空间分布情况。该方法不仅能了解样片表面微观特征,而且采用了自控测量系统。微分散射自控测量系统能够减少操控繁琐的步骤并且重复性较好,经验证测量系统的最小可探测光功率可达1.628×10-6 mW,测量的最大误差在±1%范围内。     

多角度偏振浊度计系统设计

采用单探测器扫描测量方式设计了一套多角度偏振浊度计系统,该系统采用连续扫描的方式,可以获得在10°～170°范围内任意一个角度的散射光相对光强,进而得到气溶胶颗粒物的光散射特性。简要介绍了系统的工作原理,详细介绍了装置的组成与系统的调试,并利用该装置测量了DEHS气溶胶颗粒的光散射特性,实验结果与理论值拟合情况较好,进而证明了系统的可靠性。     

基于多波长散射光特性的铝合金超精密车削表面粗糙度测量方法研究

针对超精密车削表面，提出一种基于多波长散射光特性的表面粗糙度测量方法，以铝合金为例对该方法进行验证。首先建立超精密车削表面形貌—散射光模型并开展验证实验，定量实验结果证明建立的散射光模型平均误差仅为1%。基于散射光模型研究刀痕纹理方向、刀痕宽度(每转进给量)和刀痕高度(表面粗糙度峰谷值)对镜像光反射率的影响，研究结果证明表面粗糙度是影响镜像光反射率的关键因素。在此基础上进一步建立300～700 nm波长范围内镜像光反射率平均值和表面粗糙度之间的定量关系，基于超精密车削表面的测量结果对该定量关系进行验证。所提出新方法获得的粗糙度测量结果与原子力显微镜测量结果吻合，最大相对误差仅为7.5%。     

用散射光测量光滑金属表面的粗糙度

光滑表面散射光的角度分布包含了表面的粗糙度信息，即散射光的分布与粗糙度的均方根值Ｒｑ和自相关长度１值有关。本文用半导体激光器测量了金属表面散射光在入射平面的角度分布。用最佳曲线拟合法计算出表面粗糙度的均方根值Ｒｑ和自相关长度１。     

白光尘埃粒子计数器光学系统的改进

本文分析了白光尘埃粒子计数器的光学系统存在的缺点，提出了照明系统和散射光收集系统的改进方案。实测结果表明，改进后的直角散射形式的白光尘埃粒子计数器光学系统更适合于对亚微米尘埃粒子的探测。     

基于AT89S52单片机的智能浊度仪

依据ISO7027测量水质浊度标准,设计了智能浊度测量仪.采用散射透射光度之比测量浊度,消除了因LED光源老化对测量准确度的影响,并选用AT89S52单片机作为主控制芯片,同时对透射和90°散射光信号进行放大和交替采样,把数据信号送入AT89S52进行信号处理和显示.对仪器进行模拟实验,实验证明仪器相关系数较好,浊度测量稳定可靠.     

动态线偏振光散射纳米颗粒粒度测量法的研究与分析

多重散射是传统动态光散射法测量纳米颗粒溶液浓度上限受到限制的主要原因。为此文中提出了动态线偏振光散射纳米颗粒粒度测量法,通过改变颗粒入射光和散射光的偏振状态,降低颗粒间多重散射的影响。现利用Mie散射理论分析了入射光与散射光偏振状态之间的关系,并通过实验方法探知偏振光在散射介质中的传输特性,揭示了在动态光散射中使用垂直偏振光作为入射光的实验依据。最后对动态线偏振光散射颗粒测量法和传统光子相关光谱测量法进行了实验及分析,通过两种方法的比较,验证了上述理论的正确性。     

用软X线散射测量检查超光滑表面

我从79年11月到80年5月在西德地外物理研究所学习工作了半年多时间.主要是学习掌握用软x线散射测量检查超光滑表面的理论和技术.首先熟悉整个测量过程和仪器的操作,最后亲自编写实验程序,独立进行两维散射分布测量.     

微脉冲激光雷达中的光子计数死区时间瞬态效应

建立了光子计数器的模型,对光子计数器的死区时间效应进行了理论分析和实际测量,并提出了校正光子计数效应对微脉冲雷达信号影响的方法。利用马尔科夫链对微脉冲雷达的探测过程进行理论分析,并利用MATLAB对死区时间对光子计数产生的影响进行了计算和分析,描述了计数死区对探测结果产生的瞬态形态变化。在此基础上,搭建了微脉冲激光雷达光子计数的测量平台,实验验证了死区时间对于光子计数采集的影响。最后,测量了不同光强下死区时间对探测结果的抑制情况,给出了微脉冲激光雷达信号的校正方法。基于提出的方法对真实微脉冲激光雷达信号进行了校正实验。实验结果表明:在峰值功率为100mW的405nm激光照射下,光子计数在采集频率100 MHz时的散射光计数效应减少了50%。文中的方法较好地解释了小尺寸目标的探测信号形态,实现了对光子计数探测结果的校正。     

软X射线界面传输特性及应用研究

对软X射线与界面相互作用的规律进行初步研究,给出了软X射线界面散射的一级近似一般理论推导,从中给出了粗糙界面软X射线的散射传输特性,表明在粗糙表面上软X射线的镜向反射系数,需要做与粗糙度有关的数学修正。作为形式上的一种方法,本文还给出了粗糙表面对软X射线全反射的动力学模型,以及一维软X射线散射测量粗糙度原理。通过实验测量了λ=243Å,256Å时具有超光滑表面的Mo,Si样品之反射率和λ=44.6Å时石英超光滑样品的反射率。采用镀碘化铯的方法,使“真空紫外-软X光反射率计”的可测量短波长从200Å降至10Å.对44.6Å进行了散射测量,可以明显看到软X射线的非正常反射现象;还对积分散射测粗糙度方法进行了初步研究。最后给出了X线聚焦装置的理论公式和设计实例。     

软X射线散射法检测超光滑表面粗糙度

本文概略介绍了软X射线散射法检测超光滑表面粗糙度的散射理论、测试方法及测试系统。     

用动态光散射时间相干度法测量纳米颗粒粒径

针对传统动态光散射法测量纳米颗粒粒径算法复杂、速度慢、成本高等问题,提出了一种通过改变动态散射光信号时间相干度来测量纳米颗粒粒径的方法,并对其所采用的算法和测量系统进行研究.首先,介绍了动态光散射测量法的基本原理,并引出系统相干度的概念(包括时间相干因子和空间相干因子).接着,从光电探测器的统计特性出发,通过对光子计数...     

对表面粗糙度的非接触测量

应用光纤技术设计了一种新型光纤传感器。该传感器可用于表面粗糙度和微位移测量,本篇论述其在测量表面粗糙度方面的应用。基于光在粗糙表面的散射原理,采用散射光比法,能对Ra≤0.8μm 的粗糙表面实现快速、简便的非接触测量.     

用激光散射法测量亚毫米范围内的表面粗糙度

本文介绍一种在亚毫米范围内测量表面粗糙度的新技术。该测量技术以一个粗糙表面发出的激光散射为基础，以激光二极管作为光源的远心光路系统可以记录一个粗糙物体表面的散射先场。与表面粗糙度相关的散射带的光强分布可以用线性光子二极管阵列来记录并用单芯片微型计算机进行分析处理。用不同机械加工方法加工的工件表面的测量方法有很多种，但鏊别表面粗糙度的方法我们只建议使用一种。     

基于HHT的微晶玻璃超光滑表面抛光

针对激光陀螺反射镜常用材料微晶玻璃的加工技术,介绍了一种较为成熟的超光滑表面加工方法-定偏心浸液式抛光.分析了微晶玻璃的性能和微观结构,得出实现其超光滑表面加工所必须的技术条件.系统论述了提出的超光滑表面抛光方法的基本原理及其抛光工艺过程.通过多次工艺实验,稳定地获得了埃量级的超光滑表面.最后,采用Hilbert-Huang变换(HHT)非线性平稳信号的时域分析法,通过超光滑表面粗糙度分布曲线到Hilbert谱的一系列数学变换,得出主要抛光工艺参数与表面粗糙度之间的影响关系,对实际加工工艺过程与抛光结果进行有效反馈和指导.基于HHT的超光滑表面抛光方法可以稳定地获得Ra优于0.35 nm的微晶玻璃超光滑表面,目前最好结果为Ra=0.3 nm.     

大气散射光与能见度理论关系的探讨

本文探讨了大气对光谱的散射特性及由散射引起的大气消光问题，介绍了利用测量大气对光的散射量来获得能见度值的理论和测量基理，并从大气Ｍｉｅ散射理论出发，对粒子散射光强与能见度间的数学关系进行了分析和推导。     

双散射角光学粒子计数器的研制

为了实现同时测量气溶胶粒子的谱分布和折射率,研制了一种新的双角度光学粒子计数器(D-OPC),该计数器采用60°和110°双散射角系统对气溶胶谱分布进行测量.利用Mie散射理论定义敏感函数,选取两个最佳的散射角,使其既对折射率敏感又不线性相关.然后,利用气溶胶折射率对两个散射角系统敏感性的差异来反演气溶胶折射率.最后,利用该仪器对大气气溶胶谱分布以及折射率进行实际测量.与TSI公司黑炭仪和浊度计测量的吸收系数和散射系数对比表明,双散射角光学粒子计数器测量气溶胶折射率和谱分布结果合理,测量误差<20%,可以满足同时测量气溶胶粒子谱分布和折射率的需要.