[发明专利]一种双波长偏振光散射测量颗粒物的方法及装置

说明书

一种双波长偏振光散射测量颗粒物的方法及装置，所述方法包括：1)将待测颗粒物样品以恒定速度流过散射腔测试区，激光经偏振处理后照射测试区；使入射激光偏振态为水平线偏振，测量入射光经当前颗粒物散射后特定角度散射光的Stokes向量(S₀,S₁,S₂,S₃)^T，计算Hdop作为反映颗粒物形态的主指标，计算Pdop作为反映颗粒物吸收的主指标，计算Rdop作为反映颗粒物成分的主指标；3)使入射激光偏振态为45°线偏振，其余操作同步骤2)；4)使入射激光偏振态为右旋圆偏振，其余操作同步骤2)；5)通过获得的指标集，分析出当前颗粒物的综合属性。本发明的方法可实现对颗粒物的综合属性进行在线快速全方位分析。此外，本发明的装置可以最大化减少探测器的数量。

【技术领域】

本发明涉及空气中颗粒物的实时在线检测，特别是涉及一种双波长偏振光散射测量颗粒物的方法及装置。

【背景技术】

大气颗粒物对环境的影响日益严重，其成分复杂、来源多样，研究者需要根据颗粒物的物理化学特征对其来源进行判别分析。形状和复折射率可以描述大气颗粒物形态和成分的物理特征，其中复折射率的虚部可以反映物质对光的吸收属性。不同类型的颗粒物通常具有不同的形状，较为简单的形状包括球(水、燃煤颗粒等)和柱(纤维)，也有较为复杂的形状，比如汽车尾气通常为不规则的絮状或片状。不同的化学成分和分子结构体现在光学属性上就是复折射率不同，虽然不同的物质成分和不同的折射率之间不一定是严格的一一对应关系，但复折射率确是最能反映物质成分的物理属性。测量大气颗粒物的形状和复折射率可以为研究其种类和来源提供线索，并且对研究粒子特征有重要帮助。

目前，测量颗粒物形态的方法，有显微镜法等；测量颗粒物成分的方法，包括质谱、能谱、光谱等方法。它们共同的特点是需要先对颗粒物进行富集，再送至实验室进行检测，耗时久、成本高。在大气环境动态变化较大的区域，相关研究需要发展实时、原位的颗粒物快速检测与分析技术。基于光散射原理的粒子弹性光散射检测法具有快速、灵敏和成本低等特点，是进行快速在线测量的常用技术手段。目前，基于光散射原理的颗粒物测量仪主要应用于颗粒物粒径和质量浓度的检测，而且由于指标单一和探测器误差等原因，其测量精度一直得不到提高。而在颗粒物形态和成分测量方面，国内外目前没有比较成熟的产品，相关的研究也开展的比较少。

【发明内容】

本发明的目的在于，弥补现有光散射技术在颗粒物形态和成分测量方面的不足，并将对颗粒物的多维物理属性测量整合到一起，提出一种双波长偏振光散射测量颗粒物的方法及装置，可实现多种偏振散射参量的同时性测量，进而对颗粒物综合属性进行全方位分析。

本发明采用如下技术解决方案：

一种双波长偏振光散射测量颗粒物的方法，包括以下步骤：1)将待测颗粒物样品以恒定速度流过散射腔测试区，使用不同波长的两路激光经偏振处理后照射所述测试区；2)使入射激光偏振态为水平线偏振，测量入射光经当前颗粒物散射后特定角度散射光的Stokes向量(S₀,S₁,S₂,S₃)^T，计算Hdop作为反映颗粒物形态的主指标，计算Pdop作为反映颗粒物吸收的主指标，计算Rdop作为反映颗粒物成分的主指标；3)使入射激光偏振态为45°线偏振，其余操作同步骤2)；4)使入射激光偏振态为右旋圆偏振，其余操作同步骤2)；5)通过获得的指标集，分析出当前颗粒物的综合属性。

所述Stokes向量为：