基于超声衰减谱的纳米颗粒粒度分布测量研究

利用变声程方式测量纳米颗粒悬浮液的超声衰减谱,以McClements模型和BLBL模型为理论基础,采用最优正则化(ORT)算法,反演得到纳米颗粒的粒度分布。运用该方法,对体积浓度1%的纳米二氧化钛-水悬浊液进行测量,与透射电镜(TEM)图像以及离心沉降纳米粒度分析仪检测结果对比,测量结果吻合较好,表明了利用超声衰减谱方法测量纳米颗粒粒度分布的可行性与可靠性。     

超声衰减法测量悬浊液中颗粒粒度和浓度

研究了由颗粒悬浊液中3个频率下声衰减系数测量颗粒粒度分布和浓度的方法。用FFT对测得的1,2和5 MHz 3个频率的声信号进行降噪后得到声幅度和声衰减系数,再根据描述不同频率下声衰减系数与颗粒粒径及浓度关系的ECAH模型,运用Philip-Twomey-NNLS算法和改进Chahine算法求解相关的第一类Fredholm方程,反演出颗粒的尺寸分布和浓度。用该方法对两种不同尺寸体积浓度为5%的玻璃微珠-水悬浊液颗粒进行测量,结果与显微镜法结果吻合。这表明:测量3个频率下的声衰减信号,结合Philip-Twomey-NNLS或改进的Chahine算法,可在较高浓度条件下较准确地测得颗粒粒度和浓度,从而简化了现有的高频率宽频带测量方法。     

改进和声搜索算法的近红外光谱特征变量选择

近红外光谱分析以其简便、快速、高效、低成本、绿色环保等优点,已广泛应用于诸多领域.然而,近红外光谱同时存在变量维度高、多重共线性、包含冗余信息和高频噪声等问题,直接构建预测模型不但增加建模复杂度,同时也会影响模型的预测性能和泛化能力,因此提出一种基于改进和声搜索算法(HS)的光谱特征变量选择方法.HS常用于解决特征变量...     

卤化银微晶中光电子衰减谱的特性

光电子在卤化银材料潜影形成过程中发挥着重要的作用 ,光电子衰减行为在很大程度上决定于卤化银的晶体结构。采用光学与微波双共振技术 ,测量了自由光电子和浅俘获光电子的衰减谱 ,得到了卤化银中电子陷阱的密度和深度分布。以自由光电子寿命为纽带 ,通过分析掺杂卤化银晶体中电子陷阱的分布情况 ,可以确定浅电子陷阱掺杂剂的最佳掺杂浓度。     

从散射谱反演颗粒尺寸分布的测试方法改进

针对从散射谱反演颗粒尺寸分布测量中,由于衍射近似要求近前向取值而带来的反演噪声问题,提出了一种改进的方法.在Chin-Shifrin(C-S)积分变换反演中,插入一种调节函数使得噪声基本消失,又不至于影响反演谱的分布峰位置.对理想单分散颗粒群的模拟效果说明了该法的可行性.对以线阵CCD为接受器件的实验测量和反演结果显示...     

AgX:I微晶的光电子衰减时间分辨谱测量

利用高时间分辨的微波吸收薄膜介电谱测量技术,采用自行设计的光电子时间分辨谱测量装置(时间分辨率达到1 ns),精确地测量了不同Agx:I材料在35 ps超短脉冲激光曝光后产生的自由光电子和浅俘获光电子随时间衰减的光电子衰减时间分辨谱,分析了不同的[I-]掺杂条件对材料光电子时间特性的影响关系,得到了影响Agx:I微晶光电子时间特性的最佳[I-]掺杂条件。对立方体AgCl乳剂来说,[I-]含量0.5％,掺杂位置80％Ag处时,乳剂的光电子寿命最长。而对T-颗粒AgBr乳剂而言,[I-]含量3％时,乳剂的光电子寿命最长。碘化物对光电子寿命增大的影响是由于碘化物离子可以作为缺陷电子陷阱,这就使得银簇上的反应减小,当碘化物大于3％时,这一效应由于碘化物团簇的形成而消失。     

晶体摆动场的辐射衰减与能量增益

由于晶体弯曲、电子多重散射和晶格热振动引起的粒子退道,辐射同原子相互作用引起的电离损失,以及系统非线性引起的全局分叉与混沌行为等,晶体摆动场辐射面临的问题比自由电子激光要复杂得多。首先,引入晶体摆动场自发辐射谱分布,并在简谐近似下讨论了运动方程、系统增益和能量衰减。结果表明:一般情况下辐射谱只有少数几条谱线,而在简谐近似下,谱线只有一条。其次,指出了辐射能量比较高时,衰减是主要的,选择的晶体长度必须小于衰减长度,且可选择正电子或质子作炮弹;当辐射能量比较低时,退道是主要的,选择的晶体长度必须小于退道长度,且可选择重离子作炮弹。     

韦伯分布布谷鸟搜索算法颗粒粒径分布反演

韦伯分布在非线性寻优问题中具有较好的寻优精度和全局搜索能力,为此提出一种基于韦伯分布的布谷鸟搜索（WCS）算法来解决颗粒粒径分布反演的问题。使用WCS算法对服从Johnson’s S_B分布、Rosin-Rammler分布和正态分布的单峰颗粒系和双峰颗粒系进行颗粒粒径分布的反演,并分别与其他传统算法的处理结果进行比较。结果表明,WCS算法的整体效果优于人工鱼群算法和人工蜂群算法,且改进后的4种重尾分布CS算法的标准差比原CS算法提升2～3个数量级。目标函数散射光能加入噪声后,WCS算法比其他三种重尾分布的相对均方根误差值至少可降低1/2。使用小角前向散射测量系统对单峰颗粒系和双峰混合颗粒系进行实验研究,发现WCS算法的相对均方根误差比原CS算法降低约为40%。     

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。     

超声衰减和速度谱测量亚微米乳液的粒径

研究了超声衰减谱法和相速度测量高浓度多分散脂肪两相乳浊液的粒径分布问题.在理论分析基础上,实验测量了多个浓度(2%～20%)脂肪乳试样在2～13 MHz频带下超声衰减和相速度谱,结合反演算法由实验数据计算出乳浊液颗粒的粒径分布,并讨论了相速度法的意义和特点.将原始浓度(20%)下测得粒径分布与消光法在稀释条件下相同试样测量结果作对比,二者比较吻合,表明超声谱法可在无稀释的高浓度条件下作乳浊液粒径分布的表征.     

The Effect of Attenuation Induced by Sand and Dust Storms on Ka-Band Electromagnetic Wave Propagation Along Earth-Space Paths

Attenuation of millimeter waves induced by sand and dust storms along horizontal paths is analyzed and its expressions applied to earth-space paths is presented. Graphs of the specific attenuation and attenuation versus height and visibility are gotten for two kinds of particle size distribution, namely exponential, lognormal. Results obtained are briefly discussed.     

基于颗粒粒度信息分布特征的动态光散射加权反演

宽分布和双峰分布颗粒的准确反演是动态光散射技术至今未能有效解决的难题,尤其峰值位置比小于2:1且含有大粒径颗粒(350 nm)的双峰分布.造成这一难题的主要原因包括:1)单角度测量数据的粒度信息含量不足;2)常规反演方法对测量数据的噪声抑制以及粒度信息利用缺乏针对性.对测量数据(即光强自相关函数)的研究发现,数据噪声主要分布在长延迟时段,而粒度信息集中分布在衰减延迟时段.基于此,本文提出了采用粒度信息分布为底数、调节参数为指数的权重系数对自相关函数进行加权反演的约束正则化方法.由于采用了与粒度信息分布一致的权重系数,该方法既充分利用了衰减延迟时段的粒度信息,又有效地抑制了长延迟时段的数据噪声.不同噪声水平下,宽分布和双峰分布颗粒体系的反演结果表明,与常规反演方法相比,这一方法可以获得更为准确的宽分布和近双峰分布的反演结果.     

多角度动态光散射加权贝叶斯反演算法

研究加权贝叶斯算法在多角度动态光散射法测量单峰分布颗粒体系的颗粒粒度分布中的应用.采用颗粒粒度信息分布为底数、调节参数为指数的权重系数给各个角度下的光强自相关函数曲线加入不同的权重系数,再利用传统的贝叶斯算法反演.模拟与实验结果表明,加权后的贝叶斯算法能获得分布误差更小的反演结果,有效地抑制了数据噪声的影响,提高颗粒粒度分布反演的准确性.     

基于CCD传感的激光粒度测试技术研究

颗粒测试在工业生产和科学研究中涉及的领域非常广泛,常用的颗粒粒度及其分布的测试方法是激光粒度测试法,其具有测试精度高、测量速度快、重复性好和可测粒径范围宽等突出优点。CCD传感器有灵敏度高、分辨率高、噪声小和较大的动态范围等优点,其作为激光粒度仪的探测器提高光强分辨率的应用已经很普遍了。为提高测量精度,通过对CCD传感技术的研究,应用图像处理的方法来设计光电探测器,搭建了基于米氏散射原理的激光粒度测试系统。实验结果表明,用CCD传感器采集光散射图像,再对图像进行处理,D50与D10误差在6%之内,D90误差在1%之内,降低了测量的重复误差。     

透过率起伏光谱分析法测粒技术

提出的透过率起伏光谱分析法是一种新的颗粒测量方法。采用一细小光束照射匀速流动的颗粒系统,通过采集透射光起伏信号,经统计处理得到透过率的平均值与起伏谱。通过求解逆问题,从透过率的起伏谱中得到颗粒粒径分布信息,再结合透过率的平均值得到颗粒的体积分数信息。给出了关于单层颗粒透过率的平均值与起伏谱的理论表达式,并推广到三维单分散和多分散的颗粒系统。对粒径在32~425μm内的稀薄颗粒系进行了部分实验测试和模拟计算,结果表明该方法可同时对颗粒粒径分布和体积分数进行有效测量。     

Analysis of Particle Size Distribution by Particle Tracking

Particle tracking is performed using a combination of dark field or fluorescence video microscopy with automatic image analysis. The optical detection together with the image analysis software allows for the time resolved localization of individual particles with diameters between 100 and 1000 nm. Observation of their Brownian motion over a set of time intervals leads to the determination of their mean square displacements under the given room temperature and viscosity. Hereby, the radii of a set of particles visible within a given optical frame are derived simultaneously. Rapid data analysis leads to reliable particle size histograms. The applicability of this method is demonstrated on polystyrene latices and PMMA nanospheres with radii between 51 nm and 202 nm.     

The effect of grain size distribution on the frequency dependence of the ultrasonic attenuation in polycrystalline materials

An expression has been derived for the effect of the grain size distribution in polycrystalline materials on the frequency dependence of the ultrasonic attenuation. It has been shown that two specimens with the same mean grain size can have significantly different ultrasonic attenuations if their grain size distributions are different and that no unique solution in terms of the grain size exists for a particular ultrasonic attenuation against frequency curve. Qualitative agreement has been found between the theory and some of the experimental data available.