微小颗粒辐射和散射光谱的测量系统技术方案

本发明专利技术属于微小颗粒测量领域，特别是一种微小颗粒辐射和散射光谱的测量系统，及基于颗粒辐射和散射光谱获得光学常数的方法。测试系统包括：腔体：腔体设有多个透明窗口，且腔体为可旋转的腔体；气悬浮装置：位于腔体内部，用于保证颗粒悬浮于气体环境中，并保持旋转运动状态；光源产生装置：用于产生检测散射或辐射光谱时，所需的入射光源；散射或辐射能量检测装置：用于检测散射或辐射能量；颗粒图像获得装置：用于获得颗粒的图像。本申请采用气悬浮装置，使得颗粒处于悬浮、旋转状态，从而确保测试对象几何形状接近球形，因此光学参数推导模型可基于经典的Mie理论解析解，减少了理论模型近似求解带来的误差。

【技术实现步骤摘要】
微小颗粒辐射和散射光谱的测量系统
本专利技术属于微小颗粒测量领域，特别是一种微小颗粒辐射和散射光谱的测量系统，及基于颗粒辐射和散射光谱获得光学常数的方法。
技术介绍
微小颗粒的辐射特性及其对入射辐射的散射特性是自然界和工业生产过程中存在的基本科学问题。锅炉炉膛内炭黑、飞灰颗粒对炉内辐射传热影响显著；大气中气溶胶对太阳辐射的散射是气象观测必须考虑的因素；微小尺寸颗粒的辐射或散射在太阳能高效利用、隐身材料等领域中普遍存在。以上应用背景中颗粒尺寸足够小，使得颗粒辐射、散射特性呈现波动效应，因此常常基于电磁理论进行计算分析，在电磁理论中，颗粒的光学常数是计算其它辐射特性参数的基本输入参数。很多研究工作已证明，合理选取光学常数对计算颗粒辐射特性的重要性，光学手册中查取的相同化学成分介质的光学常数，或基于理论模型计算出的光学常数，与特定应用背景下的颗粒的光学参数仍有明显差别。在实际样品颗粒辐射、散射光谱的基础上，通过经典Mie理论解析解推导得到的光学参数更加具有实际参考价值。但是通过现有的技术测量出的颗粒辐射、散射能量，用于经典Mie理论解析解，会因为近似求解带来各种误差。专利
技术实现思路
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【技术保护点】
1.一种微小颗粒散射和辐射光谱的测量系统，其特征在于，所述测试系统包括：腔体(1)：所述腔体(1)设有多个透明窗口，且所述腔体(1)为可旋转的腔体；气悬浮装置：位于腔体(1)内部，用于保证颗粒(2)悬浮于气体环境中，并保持旋转运动状态，使得颗粒呈现球形颗粒的辐射、散射特性；光源产生装置(3)：设置在一个透明窗口后侧，用于产生检测散射或辐射光谱时，所需的入射光源；散射或辐射能量检测装置：设置在透明窗口后侧，用于检测散射或辐射能量；颗粒图像获得装置：设置在透明窗口后侧，用于获得颗粒的图像。

【技术特征摘要】
1.一种微小颗粒散射和辐射光谱的测量系统，其特征在于，所述测试系统包括：腔体(1)：所述腔体(1)设有多个透明窗口，且所述腔体(1)为可旋转的腔体；气悬浮装置：位于腔体(1)内部，用于保证颗粒(2)悬浮于气体环境中，并保持旋转运动状态，使得颗粒呈现球形颗粒的辐射、散射特性；光源产生装置(3)：设置在一个透明窗口后侧，用于产生检测散射或辐射光谱时，所需的入射光源；散射或辐射能量检测装置：设置在透明窗口后侧，用于检测散射或辐射能量；颗粒图像获得装置：设置在透明窗口后侧，用于获得颗粒的图像。2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，当测量散射光谱时，所述光源产生装置(3)为激光源产生装置；所述散射能量检测装置包括多个光导纤维和多个探测装置，所述多个探测装置对应多个透明窗口设置，探测装置前设置光导纤维；激光源产生装置从一个透明窗口入射激光源，不同方向散射能量从其他透明窗口通过光导纤维到达探测装置，从而测量微小颗粒的散射光谱。3.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，当测量辐射光谱时，所述光源产生装置(3)为CO2多模激光器；所述辐射能量检测装置包括设置在颗粒(2)下方的凹面镜(4)，具有矩形开口的挡光物(9)，透镜Ⅲ(10)和辐射强度测量仪(11)；所述CO2多模激光器发射加热的激光束通过透明窗口，经凹面镜(4)汇聚到颗粒(2)上，颗粒(2)在空间某方向的辐射能量经矩形开口的挡光物(9)，由透镜Ⅲ(10)汇聚后通过腔体(1)的窗口，由辐射强度测量仪(11)测...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佳玉，杨振宇，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32