金纳米颗粒在全血环境中近场增强特性

局域表面等离子共振不仅可以扩宽材料的光谱响应范围,还可以增强局部电场从而使待测分子的拉曼信号增强,在生命科学领域发挥着重要作用.本文建立了单个金纳米颗粒(gold nanoparticle,AuNP)和双个金纳米颗粒在全血环境中的模型,并采用三维有限元方法系统地研究颗粒尺寸、间隙以及全血消光系数对金纳米颗粒近场增强的影...     

激光溶胶的光散射特性

介绍了一种掺Nd2O3纳米颗粒的溶胶体系,对其光散射特性和消光系数进行了理论分析和数值模拟.结果表明,当溶胶体系中Nd原子的浓度为1.386×1020cm-3Nd2O3纳米颗粒的半径为5nm、相对折射率小于1.25时,对1064nm波长激光的散射损耗不超过0.002 cm-1.因此,掺Nd2O3纳米颗粒的溶胶体系可能是一种理想的激光介质.     

对流层气溶胶消光特性的Mie散射激光雷达探测研究

在介绍激光雷达对气溶胶探测的相关理论的基础上,对自行研制的一套1064nmMie散射激光雷达系统的系统结构、相关技术参数作了详细说明。用此系统对苏州城区对流层气溶胶进行探测并对探测结果进行了初步的分析。     

单光束互相关法测量高浓度纳米颗粒粒径

针对光子相关光谱法不能测量高浓度纳米颗粒粒径和双光束互相关测量法装置结构过于复杂等问题,提出了一种基于范西特-泽尼克定理的单光束互相关法。首先分析了传统双光束互相关法存在的问题,然后根据范西特-泽尼克定理建立了单光束互相关测量法的模型,设计完成了单光束互相关颗粒粒度测量装置,最后对各种浓度不同粒径的颗粒进行了测量。实验证明,单光束互相关法能有效抑制多重散射的影响,适用于测量高浓度纳米颗粒粒径。     

基于偏振门的动态光散射颗粒测量法的研究

为了解决动态光散射纳米颗粒测量技术无法测量高浓度颗粒粒径的难题,提出了一种基于偏振门的动态光散射测量法。从动态光散射和Mie理论出发,理论分析了在高浓度溶液下多重散射效应对散射光偏振态和颗粒粒度测量结果的影响。根据散射光偏振特点,结合偏振门检测技术,改进了传统的动态光散射光学系统。实验研究了在低浓度和高浓度溶液时,不同偏振角度下的散射光强和粒度测量值,完善了散射光的偏振理论。采用90°偏振门检偏,通过各种浓度下的实验,证明了方法的可行性。该方法较之目前同类方法具有原理和结构简单,系统易于维护的特点。     

颗粒系的可见消光光谱分析及最佳波长的选择

在光全散射法颗粒粒径测量中,被测颗粒系的消光光谱包含有颗粒粒径、折射率等信息。对常用的单峰及双峰R-R分布的可见消光光谱进行模拟,分析了可见消光光谱随粒径和相对折射率变化的规律。选取二阶微分可见消光光谱不连续点对应的波长作为测量波长,并将可见光边界波长同时作为测量波长,在非独立模式下,采用遗传优化算法反演粒径分布。仿真计算与实验验证结果表明,通过消光光谱分析,可以预先确定被测颗粒系的分布状况,缩小优化算法中反演参数的搜索范围。结合最佳波长选择方法,使测量的精度和可靠性明显提高。对测量光谱加入1%随机噪声时,单峰及多峰分布粒径反演均能得到满意的结果。     

一种扩大动态光散射颗粒法可测溶液浓度的改进方法

针对传统动态光散射颗粒测量法测量溶液浓度范围较小的问题，通过模型和实验研究了传统DLS系统双孔结构中测量区大小对测量结果的影响，发现可通过改变测量区大小控制散射体体积，从而扩大测量溶液浓度的范围。并基于传统DLS系统双孔结构光路，通过使用可调狭缝，并增加透镜，扩大了DLS测量溶液浓度范围，实验结果表明了该方法的有效性。     

基于Mie散射理论的颗粒粒度分布转换

使用动态光散射法可以获得颗粒的光强加权平均粒径,以及光强加权颗粒粒度分布。为获得数量或体积加权颗粒粒度分布,提出从光强分布到数量分布转换的直接比值法。该方法首先依据Mie散射理论求解不同粒径颗粒的散射光强,然后将光强分布与对应颗粒的散射光强进行比对,获得颗粒的数量分布,进而得到颗粒的体积分布。使用动态光散射法测量得到聚苯乙烯乳胶球混合样品的光强分布,利用直接比值法将光强分布转换为数量分布和体积分布,并与扫描电子显微镜测量的数量分布进行了对比,实验数据表明采用直接比值法能够获得准确的数量分布。     

纳米颗粒近场空间光谱散射建模与显微成像分析

用非直观偏振参数显微成像,即采用在传统显微光路中插入模式化装置,通过拟合过滤后对所得数据反演成像,通过对金属纳米颗粒在近场空间散射光谱分析,来解决空间散射现象。用非直观偏振参数显微成像与传统直观成像做对比,并通过时域有限差分法建模仿真,来描述近场直观与非直观散射光谱的差异,对比结果发现,非直观偏振参数显微反演成像的分辨率比直观成像更高,不但能够清晰的探测到纳米颗粒的形状和电场分布,而且比直观成像获得更广泛的空间散射光谱。     

光源的偏振态对动态光散射颗粒测量结果的影响

研究了在动态光散射纳米颗粒测量中,光源的偏振态对测量结果的影响。采用了粒径为100nm、体积浓度为0.5%的标准颗粒作为样品,使He-Ne激光通过起偏器得到0°～180°方向的偏振光,测量了散射光强、偏振度和粒径测量值的变化,计算了相应的粒径均值偏差和标准差,并将这一结果与无偏振He-Ne激光入射进行了比较。结果表明,当入射光为线偏振光时,偏振方向垂直于散射面时测量效果最好;另一方面,由于颗粒系散射迭加造成的散射光偏振度降低,使线偏振光源与无偏振光源产生的散射光偏振度无明显差别,证明在测量中可以使用无偏振He-Ne激光代替。     

光复散射对消光法粒径测量的影响:复散射模型与数值模拟

复散射效应在光散射颗粒测量中不仅重要．且尚未得到很好解决。采用蒙特卡罗方法,对不同的光波长,颗粒浓度以及收接器条件下的光复散射进行了数值模拟．数值算法程序经与四通量模型进行对比验证,数值结果与单散射条件的郎伯-比尔模型进行比较．进而讨论了复散射效应对消光法颗粒粒径测量影响。表明复散射对消光法颗粒测量的影响不仅取决于颗粒系自身的浓度．而且接收器的几何尺寸和接收位置起着非常重要的作用,减小颗粒介质层厚度和减小光接收器接收面积．增大接收距离以及减小接收角都能减小复散射效应对消光法粒径测量的影响。     

New Receiving Mode of Extinction for Determining Particle Size and Density without Convex Lens

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｉｆａｌｉｇｈｔｂｅａｍ ｐａｓｓｅｓｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｍｅｄｉｕｍ ,ｉｔｓｉｎｔｅｎｓｉｔｙｗｉｌｌｂｅｗｅａｋｅｎｅｄｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎｏｆｐａｒｔｉｃｌｅｓ[1] .Ｔｈｉｓｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｉｓｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｓｃａｔｔｅｒｉｎｇａｎｄａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ.Ｔｈｅｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｗａｖｅｓａｒｅｄｉｆｆｕｓｅｄｉｎｓｐａｃｅａｌ…     

New Receiving Mode of Extinction for Determining Particle Size and Density without Convex Lens

In this article a new receiving mode for scattering light by particle is theoretically discussed. Using this receiving mode the convex lens can be omitted during determining the extinction of particle. Therefore the extinction coefficient of sphere particles is redefined by extrapolating the conventional one. In terms of the calculation results of light scattering the definition of near-field extinction coefficient of a swarm particle is depicted. Through the error analysis it is proved that the error coming from the new definition of extinction coefficient is acceptable for engineering application. In addition, a technique for determining the particle size and density is presented in this article and the advantage using this receiving mode is described.     

分段自相关动态光散射法测量亚微米粒度

介绍了动态光散射法测量微粒尺度的原理，通过对相关函数相对的分析，提出了分段自相关的方法，该方法解决了高速，大数据量采集的困难，又不显著影响相关函数的精度，给出了实验装置及实验结果，测量结果与标准样品的标称值相符。     

光全散射法颗粒测量中的一种自适应非独立模式算法

光全散射颗粒测量法中需求解第一类Ｆｒｅｄｈｏｌｍ积分方程。在不知道被测颗粒的尺寸范围的情况下如何确定积分方程的上下限、即测量范围，迄今仍是个问题。本文针对此问题提出了一种自适应非独立模式算法。该算法可根据双参数颗粒分布函数的分布参数Ｋ自动确定积分的上下限．数值模拟和实验都证实了此算法。     

Determination of Soot Particle Size in a Premixed Flame: a Static and Dynamic Light Scattering Study

In this contribution we report upon our static and dynamic light scattering experiments to characterize soot particles in flames. We studied sooting laminar premixed flame with acetylene as fuel mixed with air as oxidizer. The air equivalence ratio of the combustion was larger than one. We used a Kaskan type burner with circular geometry and a stabilizing flow of nitrogen around the flame. We focused on the determination of the size of the soot particles in the center of the flame as a function of height above burner. In addition we investigated the influence of the mixing ratio of the gases on the size of the particles. Our results show that static light scattering is better suited than dynamic light scattering for a fast and reliable characterization of soot particles in flames. The latter needs detailed a priori information about the flame to allow the unique determination of sizes from the diffusion measurements. The soot particles grow monotonously with height above burner and with decreasing air equivalence ratio. The aggregates have a fractal dimension lower than two.     

空间垂直方向气溶胶消光特性的研究

在已知大气气溶胶折射率和气溶胶谱分布的基础上,对空间垂直方向的气溶胶消光特性进行了研究。文章利用Mie散射理论计算讨论了气溶胶的消光、散射、吸收系数随各参数的变化,并在MATLAB中对变化情况进行了仿真。结果表明,粒子半径与入射波长大小相近时气溶胶的消光最强,并且随着能见度的增大,气溶胶衰减系数减小。这些结论可以为红外辐射的大气衰减计算和分析提供依据。     

相对湿度对大气气溶胶消光系数的影响

消光系数是气溶胶颗粒物光学性质的关键参数之一。基于Mie散射理论和气溶胶颗粒粒径及折射率的湿度增长模型,本文详细研究了气溶胶吸湿性对其消光系数的影响。计算结果表明:当入射光波长为808nm、相对湿度在60%~95%之间增加时,因颗粒粒径的增长及折射率的减小,导致颗粒物消光系数曲线右移且其波动性更加明显;而对于同一球形颗粒,小粒径颗粒的消光系数随相对湿度的增加呈指数规律增大,较大粒径颗粒的则表现为波动减小趋势。此外,在不同入射光条件下,小颗粒消光系数与相对湿度之间的关系保持不变。本文的计算结果对气溶胶光学性质与大气环境质量的研究具有一定的参考价值。