独立模式算法求解颗粒粒径分布的研究

光散射法测粒技术中常常会碰到反问题(inverse problem)，即对多分散的颗粒两相介质，通过测得的多个角度或不同波长下的光信号，求解第一类Fredholm积分方程。从理论和实验两方面出发，改进了Twomey算法在前向散射和消光法测粒技术中的应用，获得合理的颗粒粒径分布结果。     

光散射中多重散射的实验研究

光散射中多重散射的实验研究滕家炽，贺莉清（上海机械学院，上海２０００９３）光的多重散射是光子的输运过程。输运理论遍及很多领域，几乎是各自独立地在发展，例如工业窑炉中的热传输，恒星或行星层中的光学现象。在现代颗粒学中，光测微粒尺寸及其分布，是其基本课题...     

小角前向散射偏振比法颗粒粒度分布反演

在光散射法的颗粒粒径测量方法中,传统测量模型的测量结果易受光路中颗粒杂质的影响。在Mie散射理论的基础上,将小角前向散射法与偏振比法相结合,推导了新的散射光能与粒径分布关系式,构造了传统小角前向散射法和小角前向散射偏振比法两种目标函数,并引入一种非独立模式算法人工鱼群算法对两种方法的目标函数进行反演。仿真采用服从Johnson-SB单峰分布均匀球形颗粒,分别对两种目标函数散射光能加入5%,10%,15%的随机噪声。仿真结果显示,利用人工鱼群算法对小角前向散射偏振比法目标函数反演得到的反演精度、抗噪声能力和鲁棒性都明显优于传统小角前向散射法目标函数的反演结果。     

旋转微椭球体光散射的研究

采用了Eikonal近似方法对旋转微椭球体颗粒光散射进行了理论研究，并把旋转微椭球用其等效的球来近似，进而应用Mie散射理论对旋转微椭球体颗粒光散射进行数值计算，并对计算结果进行了分析。结果表明，旋转微椭球体颗粒散射光振幅分布与其位置(θo、θo)、离心率及入射光波长有关，并与其内、外切球的光散射情况接近。     

多波长散射光通量法测颗粒尺寸分布的实验研究

基于经典Mie光散射理论，提出一种改进的多波长散射光通量测量颗粒粒尺寸的方法，对标准颗粒及实际样品的实验研究表明，该方法不仅能测量颗粒的平均直径，还能给出尺寸分布。     

宽束激光熔覆球形粉末颗粒的光散射特性研究

激光与粉末的相互作用是激光增材制造领域长期关注的基本问题。为了揭示宽束激光熔覆中激光与粉末的相互作用规律,基于Mie散射理论,通过编制计算程序对单颗粒和多颗粒球形粉末的光散射特性进行了计算,研究特定激光波长和折射率条件下,粒径尺寸对散射系数、消光系数和散射相位函数的影响规律。结果表明：在粒径范围内,消光系数和散射系数变化范围分别为2.049～2.021和1.076～1.066,且随着粒径增加而减少;分布参数和颗粒质量中间半径对多颗粒的散射相函数影响较小。研究结论为揭示激光与粉末的相互作用机理提供了理论依据。     

衍射式激光颗粒测量装置的复散射修正算法的研究

本文给出了一个实用的衍射式颗粒测量装置的复散射修正算法。当被测颗粒群不透光度较高时，通过对颗粒群进行分层，把复散射修正问题转化为散射光强角分布的多次卷积问题，结合Fourier变换，解出单层颗粒群的散射谱分布，从而实现对复散射的修正。     

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。     

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%。     

基于光散射的粒子测量方法综述

基于光散射的粒子测量方法具有非接触、测量范围较大、实时测量等优点,是颗粒物理化学特性测量的一类主要方法.介绍了基于光散射测量颗粒粒径、复折射率和浓度等参数的主要方法、原理以及各种方法的适用范围,以及基于光散射的粒子测量研究方面的新进展和存在不足的方面.基于光散射的粒子测量方法的适用范围各有侧重,其趋势将向着更宽的测量范围,更高的测量精度,与多参数同时测量等方向继续发展.     

圆偏振光和线偏振光散射特性分析与比较

本文对圆偏振态和线偏振态两种光束在激射粒子场散射中的散射特性进行了对比和分析。散射粒子直径分别为：1．24μm、0．494μm、0．36μm、0．123μm、0．065μm。以粒子与水技不同比例混合液，作为散射粒子场．所得结果表明，散射光强度总是相对入射光束的偏振面呈对称分布；散射光强度对散射粒子大小敏感而与入射光偏振态无关；散射光中垂直偏振分量在两种光入射下存在完全不同的状态分布。     

核壳双层颗粒的外层介质对散射光的影响

简要介绍核壳双层颗粒的散射理论 ,利用数值计算探讨波长不同时核壳双层颗粒与单层颗粒散射光的不同 ,详细分析核壳双层颗粒外层介质的厚度、折射率对整个核壳双层颗粒散射光的影响     

多波长前向小角散射法测量颗粒尺寸分布的数值计算分析

提出一种改进的多波长前向小角散射测量颗粒尺寸分布的方法，文中给出了理论分析及数值模拟结果。     

真实形体微粒形体分布函数的动态光学测量方法

主流的微粒粒度分布测量仪器的工作原理为光散射原理,在前向光散射式微粒粒度分布的测量理论中往往都是以球模型代替真实的微粒.但是在实际测量中由于微粒形体的变化往往影响测量结果的准确性.对此,本文在以Mie散射理论为原理,依据前向接收器接收的前向散射光信息以获取微粒大小信息的测量基础上,对微粒穿越光敏区时的时域与空域的特征以及相关性开展了研究,从数学上定义了微粒的形体分布函数,提出了一种依据光散射功率谱和频谱分布特征来获取微粒形体分布信息的方法,完善了微扰修正理论的应用性,有效地改善了形体的影响问题,从而可提高微粒粒度分布测量结果的准确性.     

特征提取在近红外激光检测半导体内微缺陷中的应用

提出了利用近红外激光散射光强分布分析来检测半导体材料内部微体缺陷的检测方法。在研究广义洛仑兹－米氏理论（Generalized Lorenz-Mie Theory）的基础上，通过对理论上散射光强分布的分析，近红外激光散射光强分布空间FFT的截止频率被提取为判定半导体材料缺陷大小的判缺，依据这一判据，可以快速的判定微体缺陷的大小。并通过对GaAs样品进行了实验研究，证明了该方法和判据的有效性。     

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。     

尘埃粒子的半导体激光散射测量

以半导体激光为光源 ,建立了一个可以实时测量空气中尘埃粒子的尺寸与颗粒数浓度的光学系统。根据Mie散射理论 ,计算了该光学系统的光散射响应特性。实验结果表明 ,该系统具有高的计数准确度、计数效率和计数重复性 ,适用于洁净度检测和环境空气中尘埃粒子的粒径分布测量。     

海盐颗粒物光散射特性的理论和实验研究

以海洋区域大气中主要的无机盐颗粒物NaNO_3和NaCl为例,研究大气中α-蒎唏与O_3光化学反应生成的低挥发性二次气溶胶(SOA)包覆无机盐颗粒物后,对其光散射性质的影响。采用TSI 3563积分浊度仪测量包覆前后的气溶胶颗粒物对450 nm,550 nm和700 nm光的散射能力,同时采用经典的Mie核-壳双层结构光散射理论预测光散射系数。研究结果表明,当SOA包覆层的厚度相对于无机盐颗粒物的直径非常小时,采用Mie核-壳理论模型能够很好地预测有机包覆层对核光散射性质的影响。当无机盐颗粒物的直径一定、有机物的相对含量增加时,光散射能力将会降低,相对于纯的盐颗粒物,这将减轻它们对能见度的影响,但是也会抵消由于温室气体引起的对流层变暖。     

反常衍射近似在测量圆柱形粒子粒径分布中的应用

在光全散射法颗粒粒径测量中,基于米氏(Mie)理论的计算方法只能求出均匀球形粒子的消光系数,而且计算复杂。通过反常衍射近似(ADA)代替米消光系数,可以简化粒径分布的反演过程。对使用反常衍射近似方法计算圆柱形粒子消光系数的可行性以及限制条件进行深入的研究,并在非独立模式算法下,采用遗传算法反演粒径分布。仿真结果表明,当粒子的相对折射率在一定范围内时,利用反常衍射近似反演圆柱形粒子的粒径分布是完全可行的,反演结果稳定、可靠。对消光值测量结果加入3％相对误差时,反演误差为5．7％。该方法具有简单、直观、计算速度快等优点,适合颗粒粒径的在线测量。