[发明专利]一种粒子尺寸和折射率同时测量方法

摘要

本发明公开了一种粒子尺寸和折射率同时测量方法；该方法采用两强度相等的片状光束相向照射粒子，分别在90°散射角区域和侧向散射角区域，同时记录粒子散射光所形成的聚焦像或/和干涉条纹图。其中，在90°散射角区域，记录两相向光束经粒子表面的p＝0阶反射光所形成的聚焦像或干涉条纹图，在侧向散射角区域，记录任一单光束经粒子后产生的p＝0阶反射光和p＝1阶折射光所形成的聚焦像或干涉条纹图。提取90°散射角区域和侧向散射角区域所采集的聚焦两点像间距或/和条纹图的条纹数，结合计算得到粒子尺寸大小d和折射率n。本发明这种非接触测量方法具有原理简单、测量精度高、实用性强等特点，可用于喷雾粒子场、气溶胶粒子尺寸和折射率同时测量。

主权项

1.一种粒子尺寸和折射率同时测量方法，其特征在于，该方法具体测量过程包括以下步骤：步骤一、激光器发出的光束经扩束准直系统、光束压缩系统后为片状光束；片状光束经分束镜分成强度相等的两束光，相向照射球形透明粒子，粒子发生散射；每束光经粒子后分别产生p＝0阶反射光和p＝1阶折射光，其中p＝0阶光为经粒子表面的反射光，p＝1阶光为经粒子内一次折射的折射光；由成像透镜、探测器CCD组成的成像系统接收粒子的散射光；在90°散射角区域，记录两相向光束的p＝0阶反射光，在聚焦像面上形成两点像，在离焦像面上形成干涉条纹图，这一光路系统称为粒径测量光路系统；在侧向散射角区域，记录任一单光束经粒子后产生的p＝0阶反射光和p＝1阶折射光，在聚焦像面上形成两点像，在离焦像面上形成干涉条纹图，这一光路系统称为折射率测量光路系统；步骤二、提取粒径测量光路系统所采集的聚焦两点像间距Δl或条纹图的条纹数N，计算得到粒子直径d；对条纹图，由计算得到粒子直径d；对聚焦两点像，由计算得到粒子直径d；式中，M为成像系统的放大率，d_a为成像透镜孔径大小，f为成像透镜焦距，λ为激光波长；步骤三、提取折射率测量光路系统所采集的聚焦两点像间距Δl或条纹图的条纹数N，再结合步骤二所得到的粒子直径d，计算得到粒子折射率n；更具体包括：对条纹图和聚焦两点像，分别由和计算得到相对折射率m；进一步由m＝n/n₀＞1得到粒子折射率n；式中，n、n₀分别为粒子折射率和周围介质折射率，θ为散射角，α为光学系统的收集角，λ为激光波长，N为条纹图的条纹数。