[发明专利]用于超细颗粒尺寸检测的激光传感器

说明书

本发明描述了一种用于检测超细颗粒(10)的激光传感器模块(100)，所述超细颗粒具有300nm或更小、更优选200nm或更小、最优选100nm或更小的颗粒尺寸，所述激光传感器模块(100)包括：‑至少一个激光器(110)，其适于对由至少一个电驱动器(130)提供的信号做出反应而将激光发射到至少一个聚焦区域；‑至少一个检测器(120)，其适于确定所述至少一个激光器(110)的激光腔内的光波的自混合干涉信号，其中，所述自混合干涉信号是由重新进入所述激光腔的反射激光引起的，所述反射激光是由接收所述激光的至少部分的颗粒反射的；‑所述激光传感器模块(100)被布置为执行至少一次自混合干涉测量；‑所述激光传感器模块(100)适于借助于基于所述至少一次自混合干涉测量而确定的至少一个测量结果来确定具有第一灵敏度的第一颗粒尺寸分布，所述激光传感器模块还适于确定具有第二灵敏度的第二颗粒尺寸分布函数，所述第二灵敏度不同于所述第一灵敏度；‑至少一个评价器(140)，其适于通过从所述第一颗粒尺寸分布函数中减去与校准因子q相乘的所述第二颗粒尺寸分布函数来确定300nm或更小的颗粒尺寸的颗粒度量。本发明还描述了对应的方法和计算机程序产品。本发明实现了能够检测具有100nm或者甚至更小的尺寸的颗粒的、基于激光自混合干涉的简单并且低成本的颗粒检测模块或颗粒检测器。

技术领域

本发明涉及用于超细颗粒尺寸检测的激光传感器或激光传感器模块以及超细颗粒尺寸检测的相关方法。本发明还涉及对应的计算机程序产品。

背景技术

通常，认为光学技术不能够检测超细颗粒(在300nm或更小量级上的颗粒尺寸)。颗粒的有效反射随着颗粒尺寸而大幅减小，这不仅是由于颗粒的尺寸小，而且还由于MIE散射给出的减小的反向散射效应(对于0.1微米与1微米之间的直径为～D²，而对于0.1微米的直径为～D⁴，其中，D为颗粒的直径)。由于信号幅度的急剧减小，不再能够区分超细颗粒与噪声。

SUDOL S等人在OPTICS EXPRESS，第14卷，第3期，2006年2月6日(2006-02-06)，第1044-1054页，XP002753399，DOI:10.1364/OE.14.001044上的“Quick and easymeasurement of particle size of Brownian particles and planktons in waterusing a self-mixing laser”一文描述了一种用于快速且容易地测量悬浮液中的小颗粒的尺寸的方法。该方法使用自混合激光多普勒测量，其利用具有极高的光学灵敏度的激光-二极管-泵送、薄片-LiNdP₄O₁₂激光器。

CN 104458514 A公开了一种用于快速测量纳米颗粒直径分布的激光自混合方法以及对应的测量设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于超细颗粒尺寸检测的简单并且便宜的激光传感器模块。本发明由独立权利要求来定义。从属权利要求定义了有利实施例。

根据第一方面，提供了一种用于检测超细颗粒的激光传感器模块，所述超细颗粒具有300nm或更小、更优选200nm或更小、最优选100nm或更小的颗粒尺寸。所述激光传感器模块包括：

-至少一个激光器，其适于对由至少一个电驱动器提供的信号做出反应而将激光发射到至少一个聚焦区域，

-至少一个检测器，其适于确定所述至少一个激光器的激光腔内的光波的自混合干涉信号，其中，所述自混合干涉信号是由重新进入所述激光腔的反射激光引起的，所述反射激光是由接收所述激光的至少部分的颗粒反射的，

-所述激光传感器模块被布置为执行至少一次自混合干涉测量，

-所述激光传感器模块适于借助于基于所述至少一次自混合干涉测量而确定的至少一个测量结果来确定具有第一灵敏度的第一颗粒尺寸分布函数，所述激光传感器模块还适于确定具有第二灵敏度的第二颗粒尺寸分布函数，所述第二灵敏度不同于所述第一灵敏度，