光散射粒度测量中Mie理论两种改进的数值计算方法

本提出了两种Ｍｉｅ散射程序算法：改进连分式方法和修正倒推法。改进连分式方法对Ｌｅｎｔｚ提出的连分式数值计算方法进行了改进,ｉｅ程序的计算范围大大拓宽;颗粒当量直径达到１０＾５,折射率虚部绝对值达到１０＾５。解决了以往一些算法不稳定的现象。     

光散射粒度测量中采用Fraunhofer衍射理论或Mie理论的讨论

从理论和实验两方面出发,讨论了颗粒的折射率对光能分布及粒径分布反演结果的影响,同时给出了衍射理论的完整适用条件及基于衍射理论的粒度仪的最佳光靶尺寸。     

激光光散射法在超细粉粒度测试中的应用

介绍了激光光散射的基本原理及其在粉体测试领域中的应用,分析了激光粒度测试仪的基本组成和工作原理,通过不同仪器间粒度测试的对比实验及准确度,精密度实验,并对误差进行了分析,指出激光光散射法是一种高效,快速、准确的现代粒度测试方法。     

水中微气泡光散射偏振特性的研究

在Mie散射理论的基础上，建立气泡光散射模型，计算水中微小气泡与固体微粒在不同的粒径参数和散射角条件下的光散射偏振特性，并对两者进行比较．结果表明，水中气泡及微粒对入射光散射后偏振状态的改变十分复杂．总体上气泡的退偏振效应比固体微粒强25％，微小气泡与固体微粒对偏振状态的影响在粒径域和散射角上具有选择性．     

用Mie电磁散射理论测量电介质微粒特性的透射方法

本文提出一种基于Mie电磁散射理论测量微粒特性的透射芳法,可测出含微粒介质中微粒的有效折射率、粒径和数目浓度。此方法所用设备简单,操作容易。以聚苯乙烯标准微粒为例,介绍了测量及求解方法。     

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。     

由 Mie 散射光强反演颗粒粒度分布的一种改进正则化法

基于Mie散射的激光粒度仪广泛地应用在颗粒粒度测量中,其中由光强分布演算出粒度分布的计算方法一直是关注的热点。此反演问题属于第一类Fredholm算子方程,具有不适定性,难以得出准确的稳定解,需要用高效的数值算法。本文提出一种应用于该类仪器颗粒粒度分布反演问题的改进正则化法,采用广义交叉验证法(GCV)来选择正则参数,并引入松弛技术,将迭代值加工成一种松弛值以改善精度,得出了稳定的正则拟解(近似解)。经标准颗粒的验证和计算机模拟证实,此算法是可行和有效的。     

基于Mie散射理论的微球体颗粒数值模拟计算和实验研究

应用Mie散射理论,在散射角0～π范围内,模拟微球体颗粒的散射光强度与粒径大小的变化关系,分析了相对折射率的大小对散射光强度的影响;在实验装置条件下,分别模拟了散射光强度与粒径大小的变化关系及2um、5um、10um三种粒子的散射光强度与波长的变化关系。实验验证了数值模拟与实验结果基本一致,也证明实验中粒子散射遵从Mie散射理论模型。     

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。     

消光法粒度测量中折射率反演问题研究

多波长消光法粒度测量中,在已知粒度分布前提下,采用遗传算法可以对折射率进行反演.相比于传统的优化方法,该算法获得的折射率结果逼近全局最优解.反演采用的波长数目和颗粒单分散性的优劣影响解的可靠性.     

光脉动法颗粒浓度测量下限研究

光脉动法是一种新兴的光散射颗粒粒径测量方法,但是该方法对被测颗粒的浓度有一定的要求,浓度过高或过低都会直接导致最后测量结果的偏差。针对这个问题,本文中选取滑石粉作为被测颗粒样品,通过液固两相流实验,在理论分析结合实验数据的基础上设计了一套新算法,井以此对适用于光脉动法测量原则的颗粒浓度下限进行了研究。研究结果显示,该算法能较为准确地确定光脉动法颗粒浓度测量的下限。     

火灾烟雾颗粒的光学散射特性研究

从理论和实验两个方面研究了几种常见的燃烧烟雾在不同波长激光下的散射特性。从Mie散射理论出发，比较几种Mie散射算法的优缺点，采用一种改进的连分式算法对火灾烟雾颗粒的散射光强分布进行计算，得出不同粒径大小和波长下光强分布图。结合理论计算，设计一套实验装置，测量并计算在不同角度下3种烟雾颗粒和面粉气溶胶散射光的相对光强比，实验测量值与理论计算值吻合较好。研究结果表明不同种类烟雾散射光相对光强比互不相同，火灾烟雾与非烟雾气溶胶差距较大，从而表明散射光相对光强比是区分不同烟雾特定的物性参数，为火灾烟雾探测技术发     

多角度动态光散射法的纳米颗粒精确测量

基于动态光散射原理,采用自主研发的多角度动态光散射装置,对纳米及亚微米颗粒粒径准确测量方法进行了探究。自研装置采用带有光阑组的精密入射光路设计,以及匹配液池及Beam-stop设计,极大提高了信噪比;同时避免了测量角度的互补方向上,由于样品池与空气界面折射率不同导致的反射光信号对有效信号的干扰。在此基础上,对不同浓度、粒径的聚苯乙烯(PS)颗粒溶液进行了测定及不确定度分析。结果表明,对同一粒径的PS颗粒,增加颗粒浓度时,多重散射首先发生于大、小测量角度,越接近90°,发生多重散射的浓度越高;随着粒径增大,受不可忽略的颗粒间相互作用的影响,粒径测量结果表现出了强烈的角度依赖性,甚至波动性。     

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。     

Selective Coloration of Melanin Nanospheres through Resonant Mie Scattering

Black melanin inks are prepared to selectively exhibit colors under strong light, inspired by human hair. High absorbance of melanin suppresses multiple scattering, causing resonant Mie scattering predominant. Various colors can be developed as the resonant wavelength dictated by nanosphere diameter. Therefore, the melanin inks can be used to encrypt and selectively disclose multicolor patterns for anticounterfeiting applications.     

经典Mie散射的数值计算方法改进

在光散射颗粒测量技术中,Mie散射理论的计算非常重要。本文介绍一种改进的Mie散射数值计算方法,通过对Mie散射系数进行重新构造,找到参量来控制Mie计算的收敛和计算精度。对各有关参量选用合适、稳定的递推关系进行计算。数值计算结果表明该方法具有快速、稳定的优点,可以在极大的颗粒粒径和折射率范围内得到合理结果。     

双温度法改进动态光散射仪测量精度研究

提出了双温度法来提高动态光散射法测量纳米颗粒粒径的测量精度。在详细分析了动态光散射法中各种误差来源的基础上,总结出大多误差来源与样品池的温度变化无关,讨论了温度对溶液的黏滞系数及系统的扩散系数影响,在此基础上提出了双温度法剔除与样品池温度无关的噪声来源,从而改善动态光散射的测量精度。实验结果证明了改方法的可靠性。