[发明专利]一种粒子散射相函数测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种粒子散射相函数测量方法，是基于一种粒子散射相函数测量装置实现的，一种粒子散射相函数测量装置包括激光器(1)、斩光器(2)、分束器(3)、静态探测器(4)、动态探测器(5)、圆形比色皿(6)、平凸透镜(7)、前置放大器(8)和锁相放大器(9)；

激光器(1)发射激光，激光通过斩光器(2)到达分束器(3)，激光经分束器(3)后分为2束激光，2束光成90度角，其中一束激光法向照射装有粒子混悬液的圆形比色皿(6)，动态探测器(5)测量圆形比色皿(6)中粒子混悬液的粒子系光强信号；

动态探测器(5)与圆形比色皿(6)之间设置2个平凸透镜(7)；

动态探测器(5)与步进电机信号连接，步进电机控制动态探测器(5)移动，对圆形比色皿(6)中粒子混悬液的粒子系光强信号进行多角度测量；

另一束激光法向照射静态探测器(4)，静态探测器(4)测量激光的光强信号；

动态探测器(5)与静态探测器(4)分别连接前置放大器(8)和锁相放大器(9)，将测量得到的粒子系光强信号和激光的光强信号传递给前置放大器(8)和锁相放大器(9)；

所述2个平凸透镜(7)的凸面相对设置，两个平凸透镜的平面分别面向圆形比色皿(6)和动态探测器(5)设置；

其特征在于：一种粒子散射相函数测量方法具体过程为：

步骤一、实验测量盛装在透明圆形比色皿中的标准粒子系在不同散射角下的散射光强分布；

步骤二、对标准粒子的粒径分布进行测定，通过米散射理论计算标准粒子系散射相函数理论值，求解标准粒子系在不同散射角下的散射光强分布与标准粒子系散射相函数理论值的比值，得到不同散射角下标准粒子系散射相函数的修正系数；

步骤三、实验测量盛装在透明圆形比色皿中的待测粒子系在不同散射角下的散射光强分布，利用得到的标准粒子系散射相函数的修正系数去修正待测粒子系在不同散射角下的散射光强分布，得到待测粒子系的散射相函数；

所述步骤一中实验测量盛装在透明圆形比色皿中的标准粒子系在不同散射角下的散射光强分布；具体过程为：

标准粒子系在不同散射角下的散射光强分布S_EXP(Θ)为：

式中：q_D，1(Θ)为静态探测器(4)测量标准粒子系得到的光强信号；q_D，2(Θ)为动态探测器(5)测量标准粒子系得到的光强信号；a为分束系数；ΔΩ为动态探测器(5)相对于O点的立体角；O点为透明圆形比色皿的中心位置；

所述步骤二中对标准粒子的粒径分布进行测定，通过米散射理论计算标准粒子系散射相函数理论值，求解标准粒子系在不同散射角下的散射光强分布与标准粒子系散射相函数理论值的比值，得到不同散射角下标准粒子系散射相函数的修正系数；具体过程为：

在单散射条件下，对标准粒子的粒径分布进行测定，通过米散射理论计算标准粒子系散射相函数理论值Φ_Mie(Θ)，求解标准粒子系在不同散射角下的散射光强分布S_EXP(Θ)与标准粒子系散射相函数理论值Φ_Mie(Θ)的比值，得到不同散射角下标准粒子系散射相函数的修正系数U(Θ)，公式为：

所述步骤三中实验测量盛装在透明圆形比色皿中的待测粒子系在不同散射角下的散射光强分布，利用得到的标准粒子系散射相函数的修正系数去修正待测粒子系在不同散射角下的散射光强分布，得到待测粒子系的散射相函数；具体过程为：

待测粒子系在不同散射角下的散射光强分布S_EXP(Θ)′为：

式中，q_D,2(Θ)′为动态探测器(5)测量待测粒子系得到的光强信号；q_D,1(Θ)′为静态探测器(4)测量待测粒子系得到的光强信号；

利用得到的标准粒子系散射相函数的修正系数U(Θ)去修正待测粒子的散射光强分布S_EXP(Θ)′，得到待测粒子系散射相函数，表示为：

对得到的待测粒子的散射相函数Φ(Θ)进行归一化处理，得到待测粒子的散射相函数；

所述圆形比色皿池的玻璃壁厚为1.5mm，光斑直径小于或者等于1mm，使光斑入射圆形比色皿时平面入射；激光器的波长为532nm。