[发明专利]一种粒子散射相函数测量装置及测量方法

说明书

一种粒子散射相函数测量装置及测量方法，本发明涉及粒子散射相函数测量装置及测量方法。本发明的目的是为了解决现有方法将探测器放置在透明容器外部时玻璃容器表面反射及内部界面多重反射的影响引起的测量误差大以及现有测量方法不能在悬浮颗粒样品量少的条件下准确获得其散射相函数的问题。过程为：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；二、得到不同散射角下标准粒子系散射相函数的修正系数；三、实验测量待测粒子系的散射光强分布，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的散射光强分布，得到待测粒子系的散射相函数。本发明用于粒子散射相函数测量。

技术领域

本发明涉及粒子散射相函数的测量装置及测量方法。

背景技术

粒子的散射相函数与吸收系数、散射系数等构成颗粒弥散介质的基本辐射特性参数，在大气遥感、海洋光学、燃烧过程模拟、光生物反应器、太阳能利用等涉及颗粒弥散介质辐射传输的领域均有重要应用。粒子散射相函数的测量有间接测量和直接测量两种方法。间接测量方法一般基于辐射传递正问题的求解结合反演算法获得散射相函数。这种方法需要事先假定散射相函数的参数化模型，一般不能得到颗粒的准确散射相函数。对于直接测量方法，一般通过周向布置的探测器来进行测量，通过探测器检测不同散射角度的散射光信号。传统的直接测量方法为浸入式测量，即将探测器浸入在液体内部，因为可以避免容器的界面反射干扰从而较准确的获得颗粒的散射相函数。但是该模式需要大量样品，不能在悬浮颗粒样品量少的条件下准确获得其散射相函数，同时探测器有受到样品污染的风险。虽然将探测器放置在透明容器外部时可不需要大的样品池，探测器也不会被污染，测试方便，但是会受到玻璃容器表面反射及内部界面多重反射的影响而引起很大测量误差。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有方法将探测器放置在透明容器外部时玻璃容器表面反射及内部界面多重反射的影响引起的测量误差大以及现有测量方法不能在悬浮颗粒样品量少的条件下准确获得其散射相函数的问题，而提出一种粒子散射相函数测量装置及测量方法。

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(探测器1)(4)、动态探测器(探测器2)(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(探测器2)(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(探测器2)(5)与圆形比色皿(6)之间设置2个平凸透镜(7)；

动态探测器(探测器2)(5)与步进电机信号连接，步进电机控制动态探测器(5)(探测器2)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)(探测器1)，静态探测器(4)测量激光的光强信号；

动态探测器(探测器2)(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)。

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；