全光纖動態(tài)光散射納米顆粒測量系統(tǒng)的研制與開發(fā).pdf

1、動態(tài)光散射(DLS)顆粒測量技術(shù)，也稱為光子相關(guān)譜(Photon Correlation Spectrum，簡稱PCS)技術(shù)，屬于顆粒粒徑測量技術(shù)中的光學(xué)法，與目前廣泛使用的激光粒度儀和拉曼光譜儀所采用的測量理論和技術(shù)不同，它通過測量由做布朗運(yùn)動的顆粒產(chǎn)生的與入射光相比極其微小的頻率移動及其角度依賴性，獲得顆粒的動態(tài)行為信息。該技術(shù)具有不干擾、不破壞被測量體系原有狀態(tài)的優(yōu)勢，而且能夠?qū)Χ喾稚⑾堤峁╊w粒分布的信息，測量范圍正好彌補(bǔ)其它顆粒

2、測量技術(shù)的空區(qū)。由于頻移微小，所以只能在單色性極好的激光問世之后，才有可能得到真正的發(fā)展，而且最為有效的方法還需要配合使用相關(guān)技術(shù)，才能得到赫茲量級的微小頻移，進(jìn)行顆粒粒徑分布的反演運(yùn)算，更需要使用高性能的計(jì)算機(jī)。 動態(tài)光散射顆粒測量技術(shù)從光波導(dǎo)的角度看，可以劃分為兩大類:光在空間傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)動態(tài)光散射顆粒測量系統(tǒng)；使用光纖作為光波導(dǎo)的光纖式動態(tài)光散射顆粒測量系統(tǒng)。目前，已經(jīng)有各種形式的測量儀器出現(xiàn)，基本是國外著名廠商的產(chǎn)品，與激

3、光粒度儀不同，該類測量系統(tǒng)的技術(shù)要求較高，制造工藝難度較大，國內(nèi)未見該類產(chǎn)品生產(chǎn)和工業(yè)現(xiàn)場在線測量應(yīng)用的報(bào)道，只有相關(guān)的研究論文發(fā)表。 光纖在光散射測量系統(tǒng)中的使用，從根本上改變了測量系統(tǒng)的構(gòu)成方式，也極大地拓展了動態(tài)光散射測量系統(tǒng)的使用范圍和測量范圍，極有可能最終成為能夠應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場在線測量的光散射顆粒測量系統(tǒng)。 本論文在前兩章中介紹顆粒檢測技術(shù)和動態(tài)光散射顆粒測量技術(shù)的概況，說明光散射納米顆粒測量技術(shù)的地位，尤其是

4、全光纖動態(tài)光散射納米顆粒測量技術(shù)要點(diǎn)及其地位。隨后，用三章的篇幅介紹了所研制測量系統(tǒng)的技術(shù)細(xì)節(jié):第三章單光子測量系統(tǒng)的研制，介紹使用光電倍增管的單光子測量系統(tǒng)的理論與技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，描述利用獨(dú)立研制開發(fā)的單光子檢測系統(tǒng)，測量高度衰減后的日光燈光，得到單光子脈沖，送入數(shù)字相關(guān)器獲得正弦功率譜曲線，并將該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與國外著名公司的單光子檢測系統(tǒng)相比較，表征所研制開發(fā)的單光子測量系統(tǒng)的品質(zhì)。第四章光纖式激光傳導(dǎo)系統(tǒng)的研制，描述光纖端頭的加工處理

5、技術(shù)和處理設(shè)備，光纖端頭使用微型球形透鏡的技術(shù)方案，比對不同處理方式的光纖端頭發(fā)射激光束的差異和激光器與光纖間的耦合效率。第五章光纖式散射光接收系統(tǒng)的研制，描述光纖端頭使用微型柱形透鏡的技術(shù)方案，加工散射光接收器，比對不同處理方式的接收器在相關(guān)性方面的差異。第六章實(shí)驗(yàn)，用研制開發(fā)的顆粒測量系統(tǒng)進(jìn)行納米顆粒測量實(shí)驗(yàn)，描述整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成和使用，并將測量結(jié)果與顆粒標(biāo)稱值以及國外著名測量系統(tǒng)的測量結(jié)果進(jìn)行比對，表征所研制開發(fā)系統(tǒng)的品質(zhì)。第七章結(jié)