[发明专利]一种水中微小颗粒三维体散射函数的测量系统及方法

权利要求书

1.一种水中颗粒的三维体散射函数测量系统，包括抛物球面反射镜(4)，样品池(5)，望远透镜组(6，8)，光电探测器(10)和计算处理单元(11)，所述样品池(5)设置于抛物球面反射镜(4)的镜腔内，其中心部分位于抛物球面反射镜(4)镜腔的抛物球面焦点处，入射光经整形和功率调整后会聚于抛物球面反射镜(4)的镜腔焦点位置，经样品池(5)内进行颗粒散射后入射到(4)的抛物球面，变换为平行散射光，再通过所述望远透镜组(6，8)调整束宽后，由光电探测器(10)接收，并将接收的散射光光强信息转换为电信号传递至计算处理单元(11)进行处理后，即可测量得到颗粒的三维体散射函数。

2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，该系统还包括会聚透镜(2)和非线性衰减片(3)，所述入射光经该会聚透镜(2)和非线性衰减片(3)实现整形和功率调整。

3.根据权利要求1或2所述的测量系统，其特征在于，所述望远透镜组(6，8)之间还设置有光阑(7)，用于滤除非平行入射光。

4.根据权利要求1-3之一所述的测量系统，其特征在于，在所述望远透镜组(6，8)和光电探测器(10)之间还设置有窄带滤光片(9)，用于滤除宽光谱范围里的杂光。

5.根据权利要求1-4之一所述的测量系统，其特征在于，所述抛物球面反射镜(4)侧端壁上开有贯通镜腔的通孔，该通孔中心轴与球面焦点共线，入射光通过该通孔入射到抛物球面反射镜(4)的抛物球面焦点处。

6.根据权利要求1-5之一所述的测量系统，其特征在于，该系统还包括激光器(1)，所述入射光由该激光器(1)发出。

7.应用权利要求1-6之一所述的测量系统进行测量的方法，包括如下步骤：

(1)开启激光器1及光电探测器10，预热激光器1至输出功率稳定输出。通过调整衰减片3调整颗粒入射光强度，在避免光电探测器饱和的前提下充分利用其动态响应范围。

(2)将含样品颗粒溶液的样品池5置入抛物镜，散射中心与抛物镜焦点重合，关闭实验环境所有光源，在全黑环境下测量样品散射光，获取图像，重复获取多帧样品散射光图像。

(3)取出样品池5，清洗后注入去离子水，在与步骤(2)中的同等条件下获取去离子水发生散射的散射光图案(即背景图案)。

(4)通过计算机处理，对步骤(2)获取的多帧图像取强度平均值作为结果R，步骤(3)得到的背景图案设为D，由背景图案D修正散射光图案R，获得修正后的散射光图案C，由修正图案分析颗粒散射光强度分布的变化。

(5)根据抛物球面镜反射原理，可得到光电探测器10每个单元所对应的抛物球面镜上的面积元，利用面积元的几何对应关系，由修正图案C获得抛物球面镜上每单位面积所搜集到的散射光，从而进一步获取水中颗粒的三维体散射函数分布。