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。     

基于去偏振-偏振图像动态光散射的纳米棒尺度测量

二维纳米棒的布朗运动可以用平移扩散和转动扩散运动来描述.提出了一种基于去偏振-偏振图像的动态光散射(DIDLS)测量方法,通过分析纳米棒布朗运动的平移扩散和转动扩散在偏振激光入射下产生的垂直-垂直和垂直-水平偏振动态光散射信号,测量了纳米棒的尺寸和尺寸分布.研究了连续测量的偏振动态光散射信号图像间的相关系数函数,通过两次反演,计算出纳米棒的长度以及长径比,进而得到颗粒的二维尺度分布.分析了不同入射激光波长对测量结果的影响,提出自相关函数的基线值可以作为信噪比的判据.采用650,780,905 nm三种波长对直径为20 nm、长度为300 nm的纳米金棒进行了测量,得到了纳米金棒的平均尺寸和尺寸分布.     

CS-QT-TPP纳米颗粒的动态光散射分析

本文利用CS与TPP的交联作用包覆QT制备CS-QT-TPP纳米颗粒,并以动态光散射研究QT浓度、CS分子量及CS/TPP重量比对所得纳米颗粒粒径与Zeta电位的影响。结果表明,QT浓度由0.15mg/mL升至0.45mg/mL时粒径增大,而继续升至0.75mg/mL时粒径稍微减小;CS分子量越高,粒径越小;而CS/TPP重量比对粒径则无明显影响。CS-QT-TPP纳米颗粒粒径介于711~759nm之间。CS分子量较低时表面电位较小,而QT浓度与CS/TPP重量比则对Zeta电位无明显影响,CS-QT-TPP纳米颗粒表面均带正电,介于25.7~39.8mV之间。因此,QT浓度为0.75mg/mL、CS高分子量为380kDa及CS/TPP重量比为3/1时制备CS-QT-TPP纳米颗粒最佳。     

一种动-静态光散射颗粒折射率测量法

提出一种动静态光散射颗粒折射率测量方法.该方法分为三部分,一部分是用动态光散射技术测得颗粒样品的线宽分布函数,然后将此线宽分布连同一组折射率值代入静态光散射公式推算出不同折射率值下的散射光强空间分布;第二部分是用光电探测器测出实际的散射光空间分布;第三部分是将不同折射率下的推算值与实测值做均方偏差运算以做比较,取均方偏差最小时所对应的代入折射率值作为颗粒折射率的最终测量值.此方法对样品的分散度无要求,适用于微米到亚微米级的颗粒物.     

动态光散射及电子显微镜纳米颗粒测量方法的比较研究

本文以聚苯乙烯纳米颗粒作为测量对象,分别采用最为常见的扫描电子显微镜法(SEM)和动态光散射法(DLS)测量其粒径。结果表明:电子显微镜法可观察颗粒形貌及结构,但测量误差偏大;动态光散射法可精确测量颗粒粒径及其分布状态。分析讨论了这两种测量方法的优缺点,对纳米颗粒测量具有重要的指导作用。     

基于图像动态光散射的二维纳米颗粒粒度测量

提出了一种基于图像动态光散射原理测量二维纳米颗粒粒度的新方法,称为平移转动-图像动态光散射(TR-IDLS)法。采用会聚的偏振高斯光束照射样品池中处于布朗运动的二维纳米粒子,分别采集纳米粒子的水平偏振散射光信号和垂直偏振散射光信号。根据两个偏振方向上散射光光强波动的时间相关函数,计算出纳米颗粒的平移和转动扩散系数的分布,进而从扩散系数中获得颗粒的长宽比、等效直径和厚度的分布。采用该方法测量了球形标准纳米颗粒和片状云母颗粒的粒径。采用电镜获得了片状云母颗粒的形状和等效直径,并与TR-IDLS方法的实验结果进行比较,验证了TR-IDLS方法的可行性。     

用LabVIEW实现基于光子计数的动态光散射系统

利用虚拟仪器开发软件LabVIEW设计了基于光子计数原理的动态光散射纳米颗粒测量系统．采用光电倍增管（H6240-01）作为检测器件以及光子计数板（M9003）对单光子信号计数，利用LabVIEW作为软件平台，并用brookhaven的标准纳米颗粒进行了实验，取得了较好的测量效果．     

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。     

动态光散射实验中散射光偏振状态的研究

颗粒散射光的偏振状态对提高动态光散射实验系统空间相干性和测量结果正确性有着重要影响,因此研究散射光的偏振状态具有重要现实意义的。本文利用米散射理论分析了入射光与散射光偏振状态之间的关系,在此基础上揭示了在动态光散射中使用垂直偏振光作为入射光的理论依据,并在实验中验证了上述理论的正确性。     

动态光散射图像法测量纳米颗粒粒度研究

提出了一种基于动态光散射原理的图像法测量纳米颗粒粒径的新方法,采用面阵CCD数以万计的像素同时并行测量处于布朗运动的纳米颗粒空间分布的动态散射光信号,对测得的信号进行数据处理,得到了纳米颗粒粒径。对27、79、482、948nm 4种不同粒径的纳米标准颗粒进行了实验研究,针对面阵CCD拍摄帧率远低于光电倍增管测量频率的特点,采用质量分数为55%高粘度甘油水溶液作为分散介质,在CCD拍摄帧率为8290frame/s时,27nm颗粒的测量误差从以水为分散介质时的15.1%降至1.9%。与目前动态光散射纳米颗粒测量方法相比,该方法大幅度减少了测量时间,仅为现有方法的1%以下,并可大幅度简化测量装置。     

动态光散射检测电机转速的互信息函数分析

通过计算互信息函数,对动态光散射得到的电机转速的时间序列进行了分析。研究表明,互信息函数法能准确地测出电机转速。同时,由于互信息函数自身的优点———能实际地反映出数据之间的相互关联,因此,与自相关函数法比较,互信息函数法可反映出更多的动力学信息。对实验数据的时间序列作了二维的相空间重构,从重构图形发现系统有2周期行为,并呈现有一些新现象。     

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。     

表面上方微粒及微粗糙度偏振光散射特性

为了区分由表面上方微粒和表面微粗糙度两种散射机理引起的散射光,利用偏振双向反射分布函数,并借助于由,■,■组成的正交右手基组表示了入射电场和散射电场。从理论上给出了两种不同散射机理在不同偏振状态下的双向反射分布函数与入射面外方位角之间的变化关系,并通过对这两种散射机理下的偏振双向反射分布函数的比较发现,利用p偏振入射产生的p偏振散射光(BRDFpp)可以将表面上方微粒和表面微粗糙度两种散射机理区分开来。     

基于偏振光法油雾浓度检测的研究

针对油雾具有旋光性,提出了基于偏振光法的油雾浓度检测方法.介绍了油雾浓度检测系统的基本原理,设计了检测系统的结构,建立了检测系统的数学模型,对检测系统进行了实验研究,并对两种实验方案的结果进行了对比分析.检测系统采用双光路检测法,用法拉第旋光器进行补偿,并用称重分析法对系统进行标定.实验结果表明该方法的两种实验方案在低...     

Dynamic light scattering of a concentrated multicomponent spherical particle solution

The“measured”dunamic structure function of highly concentrated and smallspherical colloidal system with a narrow distribution of particle sizes can be expressed in termsof the sum of two independent modes due to collective diffusion and polydispersity fluctuationsrespectively.The“measured”static structure functions S~M(K) is derived,and applied to cal-culate the polydispersity distribution.The relationship between the moments of the gammaparticle size distribution and the moments determined by a dynamic light scattering measure-ment is developed for the case when the particles are small and spherical.     

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.     

后向动态光散射系统的像差分析与校正

针对后向动态光散射颗粒测量系统信噪比较低的问题,从光学系统的像差入手,采用Zemax对其进行了仿真和分析,并提出了校正方案。首先介绍了后向动态光散射颗粒测量系统的基本原理和光学系统,从校正像差的角度出发,采用Zemax对后向动态光散射系统进行仿真,并对其像差进行分析。然后根据仿真结果,提出了校正方案,采用Ze-max设计了方案中的参数,得出了理论上的校正结果。最后采用优化好的结果进行后向动态光实验,得到了实验数据。均值误差和重复性误差分别达到了1.52%和1.24%。满足国标均值误差和重复性误差小于2%的要求。     

Anomalous diffraction approximation method for retrieval of spherical and spheroidal particle size distributions in total light scattering

Using total light scattering technique to measure the particle size distribution has advantages of simplicity in measurement principle and convenience in the optical arrangement. However, the calculation of extinction efficiency based on Mie theory for a spherical particle is expensive in both time and resources. Thus, a simple but accurate approximation formula for the exact extinction efficiency may be very desirable. The accuracy and limitations of using the anomalous diffraction approximation (ADA) method for calculating the extinction efficiency of a spherical particle are investigated. Meanwhile, the monomodal and bimodal particle size distributions of spherical particles are retrieved using the genetic algorithm in the dependent model. Furthermore, the spheroidal model in the retrieval of non-spherical particle size distribution is also discussed, which verifies the non-sphericity has a significant effect on the retrieval of particle size distribution compared with the assumed homogeneous isotropic sphere. Both numerical computer simulations and experimental results illustrate that the ADA can be successfully applied to retrieve the particle size distributions for spherical and spheroidal particles with high stability even in the presence of random noise. The method has advantages of simplicity, rapidity, and suitability for in-line particle size measurement.     

用于前向光散射颗粒粒度测量的基函数Tikhonov正则化算法

以前向光散射颗粒测试技术中的反演问题为研究对象,将颗粒粒径分布函数表示为一系列B-spline函数的线性组合以降低反演问题的病态性。模拟计算与实验表明:采用基函数形式的Tikhonov正则化方法可减少传统Tikhonov正则化反演带来的振荡,使其更加光顺。