颗粒光散射信息的数据处理

颗粒尺寸分布的测量在许多科学研究和工业领域中起着十分重要的作用。该技术以小颗粒的光散射为其理论基础,从测得的光散射信息中获得颗粒的尺寸分布。在对光信息进行数据处理时,必然会遇到求解第一类范德亥姆积分方程问题,这就是光学中十分棘手的所谓“反问题”。本文分别用投影迭代法和改进的PETROV近似解析法进行数据处理,并用专门设计标准样品进行标定。试验和计算机数据处理的结果表明:投影迭代法不太成功;而改进的PET-ROV近似解析法由于其简单直观、准确度高等优点而具有较好的应用价值。     

颗粒粒径的光散射法测量研究

系统论述了测量颗粒粒径常用的几种光散射法,分别是衍射法、全散射法、角散射法和光子相关光谱法,对于颗粒粒径测量技术的发展,具有一定借鉴价值。     

超声衰减与光散射法蒸汽液滴粒径和含量对比测试

搭建蒸汽测试实验系统,结合经典ECAH(Epstein-Carhart-Allegra-Hawley)理论模型,提出三频率超声波声衰减颗粒测量方法,采用中心频率为22,40和200 k Hz的超声波开展蒸汽液滴粒径和含量(体积分数)的超声法测量实验,在相同工况下基于光散射法的原理,同时开展多波长消光法和激光散射法对比测试研究。实验结果表明:超声衰减法测得蒸汽液滴粒径和含量与消光法和激光散射法的测量值接近,超声衰减法有望用于气液两相流中蒸汽液滴粒径以及含量(湿度)参数的在线监测。     

用动态光散射法测量纳米、亚微米颗粒研究的新进展

系统地介绍了近年来国外在动态光散射测粒技术研究上取得的进展 ,包括测量装置的小型化改进、新的粒径求取方法—— SPP法的提出、单角度互相关和双角度互相关与自相关方法的比较、三阶相关理论在颗粒测量中的可行性研究 ,以及在有热晕现象情况下的准确测量问题等     

散射光强轮廓的波矢量空间变换研究

利用反射式随机表面的光散射实验测量系统,采用接收屏接收散射图样,用透镜对呈现在接收屏上的散射图样进行成像,并用CCD采集图样,测量了各向异性粗糙硅片在入射角40°-80°之间不同值时的光散射轮廓.根据散射理论可知,各向异性随机表面光散射的各种特征需在波矢量空间来研究,而在实验中只能测得实际空间的光散射轮廓,这需要将光散射轮廓由时间空间向波矢空间变换.笔者在理论上推导了它们之间的变换关系,并对所测得光散射轮廓的实际空间向波矢量空间进行具体变换,研究了各向异性随机表面在二维波矢空间的光散射轮廓分布.     

考虑复散射的颗粒群光散射蒙特卡罗算法研究

在Ｍｉｅ光散射理论对单个颗粒光散射计算的基础上，应用蒙特卡罗直接模拟方法实现对颗粒群的复散射计算，得出了不同粒径及分布、不同颗粒浓度条件下，颗粒群的复散射光强分布．该方法可用于在线颗粒测量中的复散射计算．     

对动态光散射颗粒测量技术中几个问题的讨论

在分析国内外动态光散射颗粒测量技术研究动态的基础上，对在动态光散射颗粒测量技术中应用的新理论和新方法，通过增加自相关函数的拟合参数来克服热晕效应的影响，用单束光互相关方法提高信息的时间分辨率及测量浓悬浮颗粒时的改进装置等几个问题进行了讨论。     

双分散纳米颗粒系不同光强贡献比例下的动态光散射特性研究

系统研究了103 nm/225 nm、103 nm/388 nm两种双分散颗粒系在不同光强贡献比例下的动态光散射特性,包括平均粒径、分散度poly、自相关函数及其斜率变化与光强贡献的关系.发现双指数法和最小二乘法反演平均粒径比较接近理论值,累积量法反演的平均粒径整体偏小;在大颗粒光强贡献较大时,poly的变化受小颗粒光强的影响较大,反之当小颗粒的光强贡献较大时,poly的变化受大颗粒光强的影响相对较小;在本文研究的条件下,光强贡献比和自相关函数斜率最小值对应的延迟时间具有较好的线性关系;指出在光强贡献比改变时,poly与自相关函数曲线斜率的最小值有相同的变化趋势.研究结果对双分散颗粒系动态光散射特性的精确测量及测量系统的优化有参考价值.     

基于CCD的粉尘质量浓度光散射测量系统

针对散射积分法测量粉尘颗粒质量浓度时,测量系统并不能满足角度积分上限为π和角度下限为0的固有缺陷,基于Mie理论数值计算散射光强的角分布,进而对质量浓度测量误差进行分析。利用电荷耦合元件(charge-coupled device,CCD)的高灵敏度、低噪声、线性度好等优点,研究并搭建一种基于CCD的光散射颗粒质量浓度测量系统,并通过已知孔径的小孔对CCD测量系统的角度分辨率和放大率进行校正,测试CCD的灵敏度及线性度。最后,利用已知粒径和质量浓度的样品对测量系统的准确性进行试验研究。研究结果表明:当散射角积分为0.03°~5°时,可满足质量浓度测量需要,测量相对误差小于15%。     

激光散射法测量TSP和PM10的最佳采光角及立体角的研究

通过对光散射理论的数值模拟,分析了影响颗粒散射光通量F和粒径D之间单值关系的采光方向角、采光立体角和被测颗粒折射率等因素. 与光散射颗粒计数器在异轴90°采光不同,用光散射法测量TSP和PM10在45°方向采光,并采用较大立体角(??? > 50°),能得到较好的F-D关系,同时颗粒折射率的影响也较小.     

基于动态光散射法测量量子点粒径的实验方法

动态光散射技术是进行纳米及亚微米颗粒粒径测量的一种有效方法.通过对量子点特性和动态光散射系统的分析,提出了一种基于动态光散射测量量子点粒径的实验方法,构建实验装置并进行测量与分析.通过CONTIN算法反演量子点粒径,并与电子显微镜和粒径公式得到的粒径数据进行比较,证明动态光散射法是测量量子点粒径的一种有效的方法,为量子点光学特性的快速分析提供了一种新的途径.     

固化吹填土的渗透性及其分形维数的定量研究

为了研究固化吹填土的渗透性与分形维数之前的关系,采用自配固化剂对上海横沙岛东滩吹填土进行固化,对不同养护时间和不同固化剂含量的吹填土进行室内渗透试验和电镜扫描试验得到固化吹填土的渗透系数和微观图像。通过相应的图像分析处理软件对固化吹填土的微观图像进行处理和分析,运用分形理论得出固化吹填土的粒度分维D_(ps)、孔径分维D_(bs)和颗粒定向分维D_(di),对固化吹填土的渗透性及其微观分形维数之间的关系进行定量分析。研究表明:吹填土在固化过程中,粒度分维逐渐减小、孔径分维和颗粒定向分维逐渐增大,粒度分维D_(ps)、孔径分维D_(bs)和颗粒定向分维D_(di)与固化剂掺量λ和龄期T密切相关;粒度分维D_(ps)越小、孔径分维D_(bs)和颗粒定向分维D_(di)越大,固化吹填土的渗透性越低;渗透系数k与三种分形维数具有很好的线性关系,相关系数R~2都在0.95以上。     

疏浚土固化前后的压缩模量及微观结构变化的定量研究

在不同养护龄期和固化剂掺量的条件下,用WK-G1固化剂对横沙岛区疏浚土进行了固结试验,得到固化疏浚泥的压缩模量Es与固化剂掺量、养护龄期之间的关系;并利用电镜扫描(SEM)对其中某一特定固化剂掺量和不同龄期下的固化疏浚土的微观结构进行观测。运用IPP图像处理软件和Matlab编程对固化土SEM图像进行处理,得到固结过程中不同龄期下的粒度分维D_(ps)和孔径分维D_(bs)、颗粒分布分维D_(pd)和孔隙分布分维D_(bd)、颗粒表面起伏分维D_(pr)以及颗粒和孔隙的个数、平均面积、平均直径等微观结构参数。并对微观结构参数和分维数与压缩模量的关系作了定量分析。结果表明:在WK-G1固化剂固化疏浚土的过程中,压缩模量Es随着龄期和固化剂掺量的增加而显著增大;微观结构方面表现出土颗粒数增多,颗粒分布集中,平均粒径和颗粒平均面积增大,颗粒表面起伏变大,颗粒逐渐均一化;孔隙数增多、平均孔径变大、孔隙平均面积减少、孔隙更加分散,均一化变差;各分维值与龄期和压缩模量具有高度的线性关系,相关系数R~2可达0.97。     

基于动态光散射法的亚微米级微粒粒度测量

阐述了动态光散射法测量微小微粒粒径的原理,介绍了动态光散射实验系统的几个主要的组成部分,主要有激光器、光电倍增管、数字相关器．通过对多种纳米、亚微米级单分散颗粒溶液进行测量,分析了影响测量结果的几个重要因素,主要是微粒的分散性、对溶剂的可溶解性、光电倍增管的接收面积,并且给出了相应的改进措施,如溶剂的选取、防尘及温度控制、光阑孔径大小的范围,对正确的得出动态光散射测量结果具有参考价值．     

布朗运动与动态光散射法表征粒子粒径

动态光散射法是测量纳米及亚微米颗粒粒径的有效方法,其实验对象是处于无规则布朗运动中的粒子。介绍了布朗运动的实质,讨论了动态光散色法的基本原理,并对其测量结果进行了表征。     

混凝土材料的孔结构

本文介绍了各国学者对混凝土中孔的分类,以及孔对混凝土材料性质的影响,同时介绍几种目前常用的主要测孔研究方法,包括光学法、汞压力法、等温吸附法和X射线小角度散射等;并提出了改善孔结构的途径。     

基于Chahine算法的动态光散射颗粒粒度反演

采用Chahine算法,在噪声水平分别为0、10-5、10-4、10-3条件下,分别对91nm、253nm和636nm三种单峰分布颗粒的动态光散射数据进行了粒度分布反演.结果表明,在无噪声情况下,对于单峰分布颗粒的粒度分布,通过反演能够得到理想的反演结果.随着噪声水平的增高,反演效果逐渐变差.在同样噪声水平下,随着颗粒粒径的增大,对噪声环境提出更为苛刻的测量要求.因此,Chahine算法适用于噪声较低时的动态光散射颗粒粒度分布反演,尤其适用于单峰分布情况下的中、小颗粒粒度分布的反演.     

图像法水泥颗粒细度及圆形度在线测量研究

水泥颗粒粒度分布、比表面积及圆形度都是水泥加工工艺过程中的重要参数。为了实现对上述技术指标的实时监测,基于图像法研制了一套在线测量系统,并在水泥厂进行了在线测量,获得了水泥颗粒粒度分布等参数的测量结果。将系统测得的粒度分布和比表面积分别与激光粒度仪和勃氏比表面积测定仪的测量值进行对比,结果基本相符。此外,针对图像法测量下限的问题,利用Rosin-Rammler分布函数对原始测量结果进行了拟合修正,拓展了图像法的测量下限,使测量结果更符合实际情况,从而为工业生产提供实时的数据参考。     

纳米碳化钨粉体的粒度表征

以工业化生产设备制备纳米碳化钨粉,采用X射线衍射谱(XRD)、比表面积法(BET)、冷场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、激光动态光散射仪对样品的物相、粒度及其分布进行表征,探讨其测量原理.实验结果表明:纳米碳化钨粉的平均颗粒尺寸为90 nm,大多数近似球形,也有一部分呈多角形.为了能更准确地测量纳米碳化钨粉颗粒的粒径,分散剂中的样品要有较好的分散,才能破坏团聚体,同时纳米碳化钨粉颗粒的形状对激光动态光散射仪的测量结果具有重要的影响.     

高于胶凝临界温度直链淀粉分子分形

应用动态光散射技术,研究直链淀淀粉水溶液在高于胶凝临界温度条件下驰豫谱化的规律,发现动态光散射驰豫谱经历了指数衰减及随后的非指数衰减（慢模）两种模式,对于快模,可用大分子链串滴运动解释,对于慢模,则可用分形构象下的反常扩散加以解释。此外,还测量了直链淀粉水溶液在不同温度、不同浓度下的分维,发现直链淀粉分子符合自避无规行走模型,分维等于１．６７,且随样品浓度、温度的变化而略有变化。