[发明专利]一种基于薄板介质的多重散射透射光角度分布测定装置

说明书

本发明公开了一种基于薄板介质的多重散射透射光角度分布测定装置，属于实验室测试设备领域，包括激光器、透镜组、卡纸板、第一光学小孔、第一光学接杆、第二光学小孔、第二光学接杆、模拟场、第三光学接杆、高速相机和第四光学接杆；其中，透镜组、卡纸板、第一光学小孔、第二光学小孔、模拟场和高速相机依次排列，其中心位于同一水平线上；从激光器发射的光通过透镜组，穿过卡纸板的孔、第一光学小孔和第二光学小孔进到模拟场，穿过模拟场的透射光散射角度通过高速相机对其进行测量，并直接记录真实的散射光斑状态。该装置操作简单、图像清晰，适用于不同种类、不同尺寸薄板介质对透射光角度分布的测试。

技术领域

本发明涉及实验室测试设备领域，尤其涉及一种多重散射透射光角度分布测定装置。

背景技术

激光诊断近年来在诸如流场分析、皮肤组织诊断等方面应用甚广。其中，激光经过某一介质后出射光或反射光的角度分布，因其能够准确描述场内粒子粒径与分布，而受到广泛关注。现今的研究主要以薄板介质为研究对象，这类介质的光学性质与喷雾场、皮肤组织有较好的相似性，对其研究也具有广泛的应用价值。由米氏散射理论，照射到粒子上的光线大部分会经过偏转后继续向前传播，少部分会因反射而反向传播。因此，测定透射光线的角度分布相较于反射光线能够更全面更准确的反应薄板介质的相关性质。但受限于实验设备的测量精度与实验光路的搭建，大多较为成熟的研究都只是针对反射光角度分布进行测量，且其角度分布的呈现形式为干涉条纹，需要经过算法转化才能得到真实的角度分布，不够直观而且易引起误差。文章《Determination of Particle Size by Using the AngularDistribution of Backscattered Light as Measured with Low-coherenceInterferometry》(Vol.19,No.4/April 2002/J.Opt.Soc.AM.A)通过低相干光干涉测定了薄板介质反射光的角度分布，除存在上述的只能测定反射光、干涉条纹转化两个问题之外，该实验并没有提及对于所用光源平行、直射化的处理，入射光线存在的微小散射角度会转化为较为明显的测量误差。专利US20140027632A1设计了半球状的反射镜用以测定反射光角度分布，该方案对于镜面加工要求较高，且对被测样本的尺寸限制严重，无法适用于多变的测量条件。专利US8531662B2对透射光角分布进行了测量，但其光源选用的是普通白光源，需要经历复杂的调制解调过程才能够消除不同波长光线之间的串扰，要求较高且精度难以保障。文章《ICF实验中散射光角度分布测量的数据分析》(核电子学于探测技术，Vol19，No.5，1999.9)使用CCD相机对于初涉角度分布进行记录，这一呈现方式相比于干涉条纹更加直观，但实验中所用激光为面光源，经过聚焦后的光线与光轴具有较大的角度偏差，适用于对单一靶丸进行实验，而并不适用于对于薄板介质的研究。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种布置合理，图像记录方便，处理简单，光路设置简单，适用于不同种类，不同尺寸薄板介质对透射光角度分布进行测试的装置。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何开发一种具有普适性的光路搭建简单，误差小，能够测量透射光的光角度分布测定装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于薄板介质的多重散射透射光角度分布测定装置，包括激光器、透镜组、卡纸板、第一光学小孔、第一光学接杆、第二光学小孔、第二光学接杆、模拟场、第三光学接杆、高速相机和第四光学接杆；其中，所述透镜组、所述卡纸板、所述第一光学小孔、所述第二光学小孔、所述模拟场和所述高速相机依次排列，其中心位于同一水平线上；从所述激光器发射的光通过所述透镜组，穿过所述卡纸板的孔、所述第一光学小孔和所述第二光学小孔进到所述模拟场，穿过所述模拟场的透射光散射角度通过所述高速相机对其进行测量，并直接记录真实的散射光斑状态。

进一步地，所述模拟场包括容器和所述容器内的浑浊场。

进一步地，所述容器材质为PMMA塑料。