微小顆粒懸浮液的單次散射和漫散射光譜特性分析.pdf

1、在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，微小顆粒懸浮液常用來模擬生物組織。研究微小顆粒懸浮液對(duì)光的單次散射特性和漫散射特性對(duì)獲悉顆粒特征和光在介質(zhì)中傳輸規(guī)律具有重要意義。在通常的單次散射光譜技術(shù)中，一般需要對(duì)顆粒溶液進(jìn)行稀釋處理，針對(duì)如何測(cè)量原始濃度的顆粒懸浮液的單次散射信息和漫散射信息，本文提出一種基于偏振彈性散射光譜技術(shù)的實(shí)驗(yàn)方法，采用偏振光入射，根據(jù)散射光的偏振態(tài)不同分離出顆粒的單次散射信息和漫散射信息。
　　漫散射信息對(duì)應(yīng)光在介質(zhì)中的多次散射和吸

2、收過程，漫散射光程通常大于直線空間距離。根據(jù)已有研究，當(dāng)固定光源-探測(cè)點(diǎn)距離時(shí)，光在均勻介質(zhì)內(nèi)傳輸路徑呈香蕉型，不同角度出射的漫散射光對(duì)應(yīng)不同的傳輸深度。針對(duì)平均程長(zhǎng)與漫散射光角度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，本文進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和蒙特卡洛模擬。
　　本文首先設(shè)計(jì)了基于共軛離軸拋物面反射鏡多角度獲取單次散射光譜的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)稀釋過的微米顆粒懸浮液進(jìn)行多角度光譜測(cè)量并與 Mie散射理論進(jìn)行對(duì)比。然后基于偏振彈性散射光譜技術(shù)設(shè)計(jì)了一個(gè)共軸籠式光學(xué)系統(tǒng)，對(duì)

3、原始濃度的微米顆粒溶液進(jìn)行不同偏振態(tài)的光譜測(cè)量。從分離得到的單次散射光譜分析顆粒尺寸，然后在顆粒尺寸已知的條件下分析漫散射光譜得到顆粒數(shù)濃度。最后基于共軛離軸拋物面反射鏡系統(tǒng)獲取了原始濃度的納米顆粒懸浮液不同角度的漫散射光信息，根據(jù)吸收光譜計(jì)算得到不同角度的漫散射光對(duì)應(yīng)的光子平均遷移程長(zhǎng)，并與蒙特卡羅模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
　　通過偏振彈性散射光譜實(shí)驗(yàn)分析得到的顆粒的尺寸和濃度信息較為準(zhǔn)確，該方法有望應(yīng)用于顆粒溶液產(chǎn)品的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)；