[实用新型]一种颗粒快速检测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光学测量技术领域，尤其涉及一种颗粒快速检测装置，可用于工业生产等方面检测亚微米及纳米量级的颗粒的尺寸、粘度等信息。

背景技术

颗粒，这些细小的分散物质，以固体、气体和液体等状态形式，普遍存在于自然界、生产制造过程及人类日常生活等方方面面。颗粒的尺寸信息(粒度)、粘度等信息与材料或产品的性能和质量密切相关，甚至对环境质量和人类的健康有重大的影响。因此，能够准确快速地检测并获取颗粒信息，对与之密切相关的工业生产和科学研究等领域具有重要的意义。

对于尺寸小于1μm的亚微米及纳米级的颗粒，由于其表面效应和小尺寸效应，因而这些颗粒构成的材料具有一般的所不具有的特性。例如，亚微米及纳米级的铁颗粒样品，在催化效率上明显高于一般尺寸大的铁粉；亚微米及纳米级颗粒材料的光学特性也超出寻常，比如利用纳米半导体材料可以制备光电转换效率高的新型太阳能电池等。

通常，对于亚微米及纳米量级的颗粒尺寸的测量中，由于测量量级的限制，现有的对该颗粒尺寸检测装置主要包括：基于显微测量的粒度仪和基于动态光散射法的粒度仪等。基于显微测量的粒度仪采用电子显微镜法和扫描探针显微技术，其可以直观地测量亚微米及纳米颗粒的尺寸信息。

对于悬浮颗粒样品中与光波长相当的颗粒，由于布朗运动使得该颗粒的散射光的频率相对于入射光存在多普勒频移。从而，各个颗粒散射光场相干叠加而成的散射光信号的光信号随时间呈现出起伏变化。传统的基于动态光散射的粒度仪基于上述原理，通过探测随时间变化的散射光信号，并利用时间相关函数表征散射信号随时间的变化。根据斯托克斯爱因斯坦方程，该时间相关函数的去相关率与颗粒的尺寸以及粘度有关，从而利用该方法可以检测颗粒样品的尺寸或粘度信息。这种动态光散射技术又被称为光子相关光谱法(Photon Correlation Spectroscopy,PCS)。然而，上述PCS精确测量方法只针对单次散射的颗粒样品，例如低浓度的悬浮液。任何多次散射成分对于探测得到的散射信号的统计结果会产生偏差。为了将PCS法用于包含多次散射的高浓度散射样品测量中，出现了光子交叉相关光谱法(Photon Cross Correlation Spectroscopy, PCCS)。然而该方法中，为了得到准确的时间相关函数需要足够长的积分时间。此外，该测量装置较为复杂，成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的基于动态光散射的粒度仪的不足，提出了一种颗粒快速检测装置。

本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的：

本实用新型包括用于将待测颗粒样品分散到空间中的颗粒样品分散装置和用于构建多个采样体并行收集动态散射光信号的光学照明与探测装置。

所述的光学照明与探测装置是采用以下的一种：

包括低相干光源、干涉仪和探测器；

或者包括低相干光源、干涉仪和光谱仪；

或者包括扫频宽光谱光源、干涉仪和探测器。

所述的光学照明与探测装置包括以下一种或多种：

一种多光束照明不同的垂直于光轴方向的横向空间位置的照明装置与多探测器的探测装置，以便在空间维度构建多个采样体；

一种多光束以不同入射角照明同一或者不同空间位置的照明装置与多探测器的探测装置，以便在入射角维度构建多个采样体；

一种由多个子光束构成的单光束的照明装置，子光束有不同的光程延迟，且以不同入射角度照明同一或者不同空间位置，以便在入射角维度构建多个采样体，并且利用光程编码方式实现多个采样体的并行探测；

一种包括含有不同光谱的多个探测光束的照明装置，不同光束照明在同一空间区域或者不同空间区域，具体包括利用多个不同光谱的光源照明，或者对单一宽光谱光源照明后进行光谱分割，或者两种方式联用，以便在光谱维度构建多个采样体。