一种基于偏振光能差的亚微米颗粒粒度测量方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及测量技术领域，公开了一种基于偏振光能差的亚微米颗粒粒度测量方法及系统，包括：透过目标颗粒样品发射第一入射光后，获取所述第一入射光对应的多个散射角度的第一散射光；透过目标颗粒样品发射第二入射光后，获取所述第二入射光对应的多个散射角度的第二散射光；按照预设方法根据所述第一散射光和所述第二散射光所对应的第一偏振光能分布矩阵E

【技术实现步骤摘要】
一种基于偏振光能差的亚微米颗粒粒度测量方法及系统


[0001]本专利技术涉及测量
，具体涉及一种基于偏振光能差的亚微米颗粒粒度测量方法及系统。

技术介绍

[0002]颗粒粒度测量方法中，激光散射法是相对成熟且应用广泛的粒度测量技术，因其具有快速、准确、可现场监测等优点，国内外已有学者利用该技术开展了大量的工作。
[0003]激光散射法主要分为静态光散射法和动态光散射法。
[0004]静态光散射法具备可实时测量、测量精度高等优点，使静态光散射法广泛应用于颗粒粒度分布测量领域，但是传统静态光散射法最佳测定范围在0.2um以上，很难准确测量亚微米颗粒。
[0005]动态光散射法，根据颗粒粒径大小与布朗运动强度二者关系测量颗粒粒度分布，可以测量几纳米至几微米区间颗粒，但是该方法易受实验环境影响，且实验装置复杂。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于偏振光能差的亚微米颗粒粒度测量方法及系统，解决以下技术问题：
[0007]如何实现对亚微米颗粒进行高效且精准的测量。
[0008]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0009]一种基于偏振光能差的亚微米颗粒粒度测量方法，包括：
[0010]透过目标颗粒样品发射第一入射光后，获取所述第一入射光对应的多个散射角度的第一散射光；
[0011]透过目标颗粒样品发射第二入射光后，获取所述第二入射光对应的多个散射角度的第二散射光；
[0012]按照预设方法根据所述第一散射光和所述第二散射光所对应的第一偏振光能分布矩阵E
⊥
和第二偏振光能分布矩阵E
||
的差值获取所述目标颗粒样品的颗粒粒度分布W。
[0013]作为本专利技术进一步的方案：第一入射光和第二入射光均为平面偏振光，强度均为I0；
[0014]针对所述目标颗粒样品中的单一颗粒，所述预设方法包括所述单一颗粒在散射面上的散射光强计算公式：
[0015][0016]其中，所述散射面为光轴与探测器组成的平面，θ为散射角度，α为无因次尺寸参数，λ为入射光在粒子周围介质中的波长，r为颗粒到观察面的距离，为入射光的电矢量相对于散射面的夹角，i1、i2分别为垂直、平行于散射平面的散射强度函数分量。
[0017]作为本专利技术进一步的方案：所述预设方法包括：
[0018]当第一入射光为垂直于散射面的偏振激发光时，此时：
[0019][0020]E
⊥
＝T
⊥
W
[0021]当第二入射光为平行于散射面的偏振激发光时，此时：
[0022][0023]E
||
＝T
||
W
[0024]其中，I
⊥
为第一入射光照射下，对应散射角度θ的第一散射光的散射光强，E
⊥
为第一散射光对应的第一偏振光能分布矩阵，T
⊥
为所述第一散射光对应的垂直偏振光能系数矩阵，I
||
为第二入射光照射下，多个散射角度的第二散射光的散射光强，E
||
为第二散射光对应的第二偏振光能分布矩阵，T
||
为所述第二散射光的散射光强对应的水平偏振光能系数矩阵。
[0025]作为本专利技术进一步的方案：所述预设方法包括：
[0026]E
p
＝E
⊥
‑
E
||
＝(T
⊥
‑
T
||
)W
[0027]其中，E
p
为偏振光能差分布矩阵。
[0028]一种基于偏振光能差的亚微米颗粒粒度测量系统，包括：
[0029]激光器发射器，用于发射入射光；
[0030]光学系统，包括依次排布设置的半波片、衰减片、扩束准直镜和光阑；
[0031]样品固定模块，设置在所述光阑的光线输出侧，用于固定目标颗粒样品；
[0032]光电探测单元，用于接收经过所述目标颗粒样品处的散射光，获得所述入射光散射后的偏振光能分布。
[0033]作为本专利技术进一步的方案：还包括转台单元，用于驱动所述光电探测单元以所述目标颗粒样品为中心旋转。
[0034]本专利技术的有益效果：本专利技术通过偏振光散射技术，利用亚微米颗粒产生的散射光表现出的对激发管偏振态的强烈依赖性来计算偏振光能差，从而能够准确的获取亚微米颗粒的颗粒粒度分布数据。
附图说明
[0035]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0036]图1为本专利技术中亚微米颗粒粒度测量方法的整体流程图；
[0037]图2为本专利技术中亚微米颗粒粒度测量系统的架构示意图。
具体实施方式
[0038]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0039]请参阅图1所示，本专利技术为一种基于偏振光能差的亚微米颗粒粒度测量方法，包括：
[0040]透过目标颗粒样品发射第一入射光后，获取所述第一入射光对应的多个散射角度的第一散射光；
[0041]透过目标颗粒样品发射第二入射光后，获取所述第二入射光对应的多个散射角度的第二散射光；
[0042]按照预设方法根据所述第一散射光和所述第二散射光所对应的第一偏振光能分布矩阵E
⊥
和第二偏振光能分布矩阵E
||
获取所述目标颗粒样品的颗粒粒度分布W。
[0043]在本专利技术中，可通过偏振光散射技术，利用亚微米颗粒产生的散射光表现出的对激发管偏振态的强烈依赖性来计算偏振光能差，从而能够准确的获取亚微米颗粒的颗粒粒度分布数据。
[0044]作为本专利技术进一步的方案：第一入射光和第二入射光均为平面偏振光，强度均为I0；
[0045]针对所述目标颗粒样品中的单一颗粒，所述预设方法包括所述单一颗粒在散射面上的散射光强计算公式：
[0046][0047]α＝πD/λ
[0048]其中，所述散射面为光轴与探测器组成的平面，其中光轴为激光器发射器的激光光束中心线，探测器为光电探测器，光电探测单元由光电探测器及转台组成，光电探测器主要为了探测散射光能数据，组成偏振光能分布矩；θ为散射角度，α为无因次尺寸参数，D为颗粒直径，λ为入射光在粒子周围介质中的波长，r为颗粒到光电探测器的探测面的距离，为入射光的电矢量相对于散射面的夹角，i1、i2分别为垂直、平行于散射平面的散射强度函数分量。
[0049]所述预设方法包括：
[0050]当第一入射光为垂直于散射面的偏振激发光时，此时：
[0051][0052]E
⊥
＝T
⊥
W
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于偏振光能差的亚微米颗粒粒度测量方法，其特征在于，包括：透过目标颗粒样品发射第一入射光后，获取所述第一入射光对应的多个散射角度的第一散射光；透过目标颗粒样品发射第二入射光后，获取所述第二入射光对应的多个散射角度的第二散射光；按照预设方法根据所述第一散射光和所述第二散射光所对应的第一偏振光能分布矩阵E
⊥
和第二偏振光能分布矩阵E
||
获取所述目标颗粒样品的颗粒粒度分布W。2.根据权利要求1所述的基于偏振光能差的亚微米颗粒粒度测量方法，其特征在于，第一入射光和第二入射光均为平面偏振光，强度均为I0；针对所述目标颗粒样品中的单一颗粒，所述预设方法包括所述单一颗粒在散射面上的散射光强计算公式：α＝πD/λ其中，所述散射面为光轴与探测器组成的平面，θ为散射角度，α为无因次尺寸参数，λ为入射光在粒子周围介质中的波长，r为颗粒到观察面的距离，为入射光的电矢量相对于散射面的夹角，i1、i2分别为垂直、平行于散射平面的散射强度函数分量。3.根据权利要求2所述的基于偏振光能差的亚微米颗粒粒度测量方法，其特征在于，所述预设方法包括：当第一入射光为垂直于散射面的偏振激发光时，此时：E
⊥
＝T
⊥
W当第二入射光为平行于散射面的偏振激发光时，此时：E
||
＝T
||
W其中，I
⊥
为第一入射光照射下，对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：石朝毅，朱祖巍，殷高方，赵南京，王重马，高先和，卢军，张胜，周泽华，沈凤娇，代付良，伍梦琪，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：