基于后向散射的高濃度納米顆粒粒度分布測量方法研究

譚帥帥，劉 偉，齊甜甜，仇文全，申 晉

（山東理工大學 電氣與電子工程學院，山東 淄博 255049）

引言

納米顆粒的粒度分布是表征其性能的重要參數，目前廣泛采用動態光散射法獲取顆粒的粒度信息[1]。由于高濃度顆粒樣品中多次散射效應的影響，因此對濃度的限制阻礙了該方法的應用。目前主要有兩類方法解決高濃度樣品的測量問題：一類方法基于擴散波譜理論[2-5]，利用光子擴散從多次散射光變化中得到顆粒的粒徑信息，但擴散波譜法只能測量顆粒系的平均粒徑，無法得到粒徑的分布信息。另一類是改進檢測方法，主要包括互相關光譜法[6-7]和后向動態光散射法。文獻[8]設計了一種后向散射光路，將激光束聚焦在待測樣品表面，實現了高濃度顆粒系的在線測量。文獻[9]設計了一種后向散射式一體化光纖探頭。這兩種方法由于不能依據樣品濃度自適應調節光程，因此應用受到限制。文獻[10]提出一種后向散射的方法，通過調節透鏡的位置，進而調節散射光程，但是沒有考慮被測樣品的光學厚度，調節過程較為復雜。

本文綜合考慮被測樣品的光學厚度與相關函數截距的大小，提出后向散射最佳光程的判斷準則，根據樣品濃度自適應調節透鏡位置，從而選取最佳散射光程，有效抑制多次散射的影響，實現對高濃度納米顆粒粒度的準確測量。

1 測量原理及實驗裝置

一般情況下，可根據光學厚度T來表征多次散射效應的強弱[11]。光學厚度與顆粒粒徑大小、顆粒濃度和光程成正比。……