[发明专利]基于多角度光散射-透射法的球形颗粒光学常数与粒径分布同时测量方法

摘要

基于多角度光散射‑透射法的球形颗粒光学常数与粒径分布同时测量方法，涉及参与性介质辐射物性测量技术领域。本发明为了解决基于逆问题求解的参与性介质辐射参数测量中，实验测量值误差大、测量信号较弱的问题。本发明是利用连续稳态激光照射颗粒系统样品表面，通过在不同散射角度位置布置光学探测器，然后测量不同角度的稳态激光的散射光学信号强度以及半球透射信号，然后结合这些信号并通过逆问题求解技术获得球形颗粒光学常数与颗粒系粒径分布。本发明适用于基于多角度光散射‑透射法的球形颗粒光学常数与粒径分布同时测量。

主权项

1.基于多角度光散射‑透射法的球形颗粒光学常数与粒径分布同时测量方法，其特征是：它包括以下步骤：步骤一、分别将待测颗粒以相同浓度装入半径为r的半圆柱的第一样本容器以及厚度为L的第二样本容器，使两个样本容器内的待测样本颗粒系呈悬浮状态；步骤二、利用波长为λ，连续稳态激光沿第一样本容器的直径方向垂直照射半径为r的第一样本容器的圆弧形表面，并入射至第一样本容器内的待测样本颗粒系，散射光线沿第一样本容器的圆弧形表面透射输出；调节位于旋转平台上探测器的位置，获得待测样本颗粒系在第一样本容器右侧和左侧的10°、20°、30°、40°、140°、150°、160°和170°共8个不同散射角度的散射光学信号Imea(θ1,r),Imea(θ2,r)...Imea(θ8,r)；将第二样本放置在积分球内，再利用波长为λ，连续稳态激光沿第二样本容器的厚度方向垂直照射第二样本容器的左侧表面，并入射至第二样本容器内的待测样本颗粒系，再沿第二样本容器的右侧表面透射输出；透过积分球的透射信号探测器以及之后的数据处理过程，获得待测样本颗粒系在第二样本容器右侧表面半球透射率Tmea(λ)；步骤三、利用逆问题求解方法设定待测样本颗粒系在对应波长的光学常数m(λ)为：m(λ)＝n(λ)+ik(λ)，n(λ)和k(λ)分别表示粒子折射指数和吸收指数，i为虚数单位通过Mie理论计算待测样本颗粒系中单个颗粒的散射相函数和散射光强，结合待测样本颗粒系的颗粒总数和假定的粒径分布情况以及系数粒子系假设，计算获得待测样本颗粒系在不同散射角度的散射光强和光谱半球透射率；步骤四、根据步骤三中获得的待测样本颗粒系的不同散射角度的散射光强和光谱半球透射率，计算获得样本容器特定角度的散射光学信号和半球透射率信号预测值Iest(θ1,r),Iest(θ2,r)...Iest(θ8,r)和Test(λ)；步骤五、利用测量的稳态散射光学信号及半球透射率信号Imea(θ1,r)，Imea(θ2,r)...Imea(θ8,r)和Tmea(λ)以及步骤五中的预测值Iest(θ1,r)，Iest(θ2,r)...Iest(θ8,r)和Test(λ)，计算获得反问题算法中的目标函数Fobj：步骤六、判断目标函数Fobj是否小于设定阈值ε，若是，将步骤三中获得的光学常数m(λ)以及粒径分布作为真实的球形颗粒光学常数和粒径分布输出，测量结束；否则返回执行步骤三，并修正设定的待测样本颗粒系在对应波长的光学常数和设定的粒径分布值。