颗粒粒度测试技术

本文介绍了颗粒测量的意义及有关测量的原理和技术。     

动态光散射技术的角度依赖性

与单角度动态光散射技术相比,多角度动态光散射(MDLS)颗粒测量技术能够提高颗粒粒度分布的测量准确性。但在MDLS技术中,测量角度的选择常常与被测颗粒体系的分布有关。对100nm、500nm的单峰模拟分布和300nm与600nm混合的双峰模拟分布的颗粒体系,分别在1、3、6、9个散射角条件下进行了测量。颗粒粒度反演结果表明,随着散射角个数的增大,颗粒粒度分布更趋于真实的颗粒粒度分布。对数量比为5:1的100nm与503nm双峰分布的聚苯乙烯颗粒,分别在1、3、5、10个散射角条件下进行了测量,实测结果表明采用单角度测量只能得到单峰分布,3个及更多散射角可得到双峰分布,并且双峰的数量比随散射角数量的增加逐渐趋近真实的数量比。因此,MDLS颗粒测量技术能够改善颗粒粒度分布的测量结果,但这种改善程度会随散射角的增多逐渐降低。由于散射角个数的增多会增加散射角的校准噪声和光强相关函数的测量噪声,因而会导致在有些情况下颗粒粒度分布的测量结果反而变差。     

基于散射光偏振分布差的颗粒尺寸及折射率测量

提出一种基于颗粒散射光强正交分布差的颗粒尺寸和折射率同时测量方法.该方法利用颗粒散射光的垂直/平行分量和预设折射率,通过改进的Chahine算法反演得到粒径分布.根据所得粒径分布,计算得到平行/垂直分量,并与测量的平行/垂直分量比对,计算其拟合残差.遍历可能的折射率,使拟合残差趋于无穷小时,所对应的折射率即为颗粒的折射率,对应的粒度分布即为样品粒度分布.对聚丙乙烯标准颗粒、碳化硅及石墨样品进行测量,测量结果显示:对无吸收颗粒,折射率测量准确,吸收性颗粒虚部测量准确,使用所得到折射率测量值可得到准确的粒度分布.     

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。     

基于后向散射的高浓度纳米颗粒粒度分布测量方法研究

传统的动态光散射法通常采集侧向散射进行纳米颗粒粒度分布的测量,由于多次散射的影响,利用侧向散射不能准确测量高浓度样品的颗粒粒度分布。针对该问题,对后向散射测量方法进行了研究,在实验基础上提出了后向散射最佳光程的判断准则。在不同样品浓度下,用侧向散射和后向散射方法对标称粒径分别为110 nm、220 nm的聚苯乙烯乳胶球颗粒进行了测量。实验结果表明,对于高浓度的待测样品,后向散射测量方法通过自适应调整光程,在最优光程处进行测量,能够有效得到高浓度纳米颗粒的粒径及粒度分布,测量结果相对误差为2.72%。     

近场接收时颗粒的消光特性

讨论了在近场接收条件下颗粒的消光特性。计算表明：在近场接收时，颗粒的实际消光将性与远场接收相比，存在很大的区别－－实际消光纱数不但同颗粒的性质和大小有关，而且与颗烊在光束中的位置相联系。对于大颗粒，近场间的消光系数在数值上也有很大差异，如果采用近场接收来测量颗粒的大小，必须考虑这些因素的影响，否则将极大增加测量误差。还论述了近场接收时消光法测量颗粒时测量区定义中的问题，论证了如何能恰当定义测量区，     

超声法测量高浓度水煤浆若干问题研究

利用超声法在线测量高浓度水煤浆具有无需稀释、快速、在线、非接触等优势.本文探讨了水煤浆中的浓度测量问题.在理论分析和实验基础上得出了水煤浆中声速与浓度的关系,指出水煤浆温度、稳定性、粒径与声速的关系和对浓度测量的影响,并从理论上提出了水煤浆中粒径测量的方法.本文设计的实验装置适合在线测量中的应用.     

金属漆颗粒效果测量装置和评价方法的研究

为了测量金属漆颗粒效果,开发了一种测量装置,构建了应用于该测量装置的金属漆颗粒效果评价模型。根据不同的色彩分布和颗粒大小选取了56个金属漆色卡构建测试样本库。用BYKMac采集样本的颗粒参数,进行视觉实验,验证了BYKMac数据的准确性。设计测量装置来获取样本图像信息,使用现有的纹理评价方法处理图像信息并将数据和视觉实验数据进行相关性比较,同时设计适用于该装置的评价方法,得到样本图像的颗粒值。该装置的测量结果与视觉数据和BYKMac数据拟合的相关系数分别为0.8770和0.9329。结果表明,该测量装置和评价方法能有效测量并得到符合人眼感知的金属漆颗粒参数。     

不同条件下颗粒物质的粘弹性响应

研制了能承受100 MPa压强的测量装置,并用该装置对加压下制备的紧密沙堆进行粘弹性响应测量,得球形镍颗粒沙堆在周期性竖直振荡下储能模量G′与压强p 的关系. 实验结果表明,反映沙堆整体弹性特征的储能模G′与压强p 的关系为G′~p0.45;不同形状颗粒体系的粘弹性响应行为不同.     

动态光散射实验

动态光散射技术是测量纳米及亚微米颗粒粒径的有效方法．本文介绍了动态光散射实验的原理、实验装置及方法，并测量了粒径为85nm的聚苯乙烯水溶液的粒径，分析了实验产生误差的原因．     

细颗粒间相互作用力的研究

对微米、近亚微米尺度的细颗粒间相互作用过程的显微观察发现,细颗粒间具有"吸引-旋绕-排斥"的相互作用行为.受力分析表明,包含范德华力、静电库仑力和电像力的传统颗粒间作用力模型不能解释这种相互作用行为.根据细颗粒的荷电特性,提出细颗粒间还具有诱导偶极子作用力.通过引入偶极子作用力改进了细颗粒间作用力模型,利用新的模型对细颗粒间相互作用进行了模拟,得到了和实验相同的相互作用行为,并且对影响细颗粒相互作用的参数进行了分析.提出投入大颗粒和增加外静电场等都是促进颗粒凝并的有效措施.     

旋转间断过渡层中的粒子轨道

用一维粒子Code研究了旋转间断过渡层中的粒子轨道。发现绝大多数粒子都能穿过过渡层到达下游区;但是,有少量的粒子被捕获在过渡层内;也有一定数量的粒子被反射回上游区。捕获粒子数和反射粒子数与过渡层厚度D有关。在稳定旋转间断中,反射粒子数和捕获粒子数分别为2％和3％左右。对于不稳定的旋转间断,这两个比值可上升2-4倍。反射粒子和捕获粒子的动力学效应可以很好地解释旋转间断,中间激波和多重激波模拟的一些重要结果.     

The main injector particle production experiment at Fermilab

We describe the physics capabilities and status of the MIPP experiment which concluded its physics data taking run in March 2006. We show some preliminary results from this run and describe plans to upgrade the spectrometer.     

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.     

流体—粒子模型及托卡马克等离子体稳态粒子流

基于俘获粒子与非俘获粒子对外力作用的响应截然不同，本文提出了一个简单而有效描述托卡马克等离子体响应特征的“流体－粒子”模型。     

基于弱可压与不可压光滑粒子动力学方法的封闭方腔自然对流数值模拟及算法对比

为了对比研究弱可压光滑粒子动力学(WCSPH)方法和不可压光滑粒子动 力学(ISPH)方法在模拟封闭方腔自然对流问题时的特性, 采用粒子位移技术有效地解决了高瑞利数条件下, 拉格朗日型SPH方法模拟封闭方腔自然对流时流体域内的粒子聚集和空穴问题, 将拉格朗日型SPH 方法求解封闭方腔自然对流问题的最高瑞利数提高到了10⁶; 进而通过对比瑞利数分别为10⁴, 10⁵, 10⁶的条件下, 采用拉格朗日型WCSPH、 拉格朗日型ISPH、欧拉型ISPH三种SPH方法模拟得到的封闭方腔速度分布云图、 温度分布云图、壁面努赛尔特数分布曲线和平均努塞尔特数, 分析了三种SPH方法在模拟封闭方腔自然对流时的精度、稳定性和计算效率. 结果表明: 在低瑞利数条件下, 以上三种SPH方法都可以较好地模拟此问题, 在高瑞利数条件下, 欧拉型ISPH方法的模拟结果最为精确; 拉格朗日型WCSPH方法模拟所得结果比拉格朗日型ISPH方法模拟所得结果稍好些. 关键词： 光滑粒子动力学 不可压光滑粒子动力学 粒子位移技术 自然对流     

State-Space Based Approach to Particle Creation in Spatially Uniform Electric Fields

Our formalism, described recently in (C. E. Dolby and S. F. Gull, Ann. Phys.293 (2001), 189-214.) is applied to the study of particle creation in spatially uniform electric fields, concentrating on the cases of a time-invariant electric field and a so-called adiabatic electric field. Several problems are resolved by incorporating the Bogoliubov coefficient approach and the tunnelling approach into a single consistent, gauge invariant formulation. The value of a time-dependent particle interpretation is demonstrated by presenting a coherent account of the time-development of the particle creation process, in which the particles are created with small momentum (in the frame of the electric field) and are then accelerated by the electric field to make up the bulge of created particles predicted by asymptotic calculations [2, 3]. An initial state comprising one particle is also considered, and its evolution is described as being the sum of two contributions: the sea of current produced by the evolved vacuum and the extra current arising from the initial particle state.     

Combustion of bimodal nano/micron-sized aluminum particle dust in air

The combustion of bimodal nano/micron-sized aluminum particles with air is studied both analytically and experimentally in a well-characterized laminar particle-laden flow. Experimentally, an apparatus capable of producing Bunsen-type premixed flames was constructed to investigate the flame characteristics of bimodal-particle/air mixtures. The flame speed is positively affected by increasing the mass fraction of nano particles in the fuel formulation despite the lower flame luminosity and thicker flame zone. Theoretically, the flames are assumed to consist of several different regimes for fuel-lean mixture, including the preheat, flame, and post flame zones. The flame speed and temperature distribution are derived by solving the energy equation in each regime and matching the temperature and heat flux at the interfacial boundaries. The analysis allows for the investigation of the effects of particle composition and equivalence ratio on the burning characteristics of aluminum-particle/air mixtures. Reasonable agreement between theoretical results and experimental data was obtained in terms of flame speed. The flame structure of a bimodal particle dust cloud may display either an overlapping or a separated configuration, depending on the combustion properties of aluminum particles at different scales. At low percentages of nano particles in the fuel formulation, the flame exhibits a separated spatial structure with a wider flame regime. At higher nano-particle loadings, overlapping flame configurations are observed.     

60 A GeV?16 O诱发乳胶核反应慢粒子产生研究

对60AGeV^16O诱发乳胶核反应靶核碎片多重数分布及其关联进行了实验研究,并与FRITOF1．7加级联机制模型和DIUNUC2．0模型计算结果进行了比较／。