[发明专利]一种测量大角度范围内散射光偏振态数据的方法

摘要

本发明涉及一种测量大角度范围内散射光偏振态数据的方法，属于水体悬浮颗粒物探测技术领域。通过包括8个方法步骤实现对同一个悬浮颗粒的同时探测，无需假设样品是均匀的，测量得到的是单个悬浮颗粒的独特偏振态数据,探测效果好，操作方法简单方便，适用于水质检测、水华预警领域，使用范围广。通过增大光源S的光功率输出，或通过提高镜面柱L4会聚光的聚焦性能，有效提高了测量的信噪比。解决了现有通过旋转单个探测器的探测方式，不能针对同一个悬浮颗粒实现同时探测，及通过多个分立角度探测系统的探测方式，增加探测系统的复杂性，且分立角度的散射体积存在差异，很难针对同一个颗粒进行测量，不利于水质检测和水华预警应用的问题。

主权项

1.一种测量大角度范围内散射光偏振态数据的方法，探测硬件包括偏振器、透镜L1、透镜L2、透镜L3、镜面柱L4、光源S、偏振起偏器PG、样品池V、针孔PH、线阵偏振探测阵列C；其特征在于，该测量大角度范围内散射光偏振态数据的方法是通过包括如下步骤实现的：步骤一、光源S发出平行光，经过偏振起偏器PG产生所需要的偏振光；步骤二、通过透镜L1将平行的偏振光聚焦在样品池V中间，会聚光的焦点O要足够小，使能量集中，能量密度大，以减小散射体积，实现单个颗粒物散射；步骤三、焦点O与针孔PH中心之间构成物‑像关系；焦点O的颗粒物的散射光被透镜L2接收，会聚在针孔PH中心，针孔PH与焦点O的区域交叉形成散射体积，调节针孔PH的大小控制散射体积的大小；步骤四、当水体中颗粒物的浓度小于10⁶/每毫升时，将散射体积的等效球径控制在0.1mm以内，实现单个颗粒物的测量；步骤五、透镜L2与样品池V相互配合实现大角度散射光的接收；大角度散射光范围的大小与透镜L2的数值孔径及焦点O与针孔PH中心之间构成的物‑像关系有关；若焦点O到透镜L2的距离比透镜L2到针孔PH的中心距离小，则可接受更大角度范围；若相反，则可接受更小角度范围；颗粒物的散射光从水中经过样品池V时界面会扩散，减少透镜L2与样品池V界面的距离，可收集到更大角度的散射光；步骤六、透镜L3把会聚光变成平行光，镜面柱L4将平行光在一个方向：子午方向或弧矢方向上会聚，线阵偏振探测阵列C放置在镜面柱L4会聚的焦点O2上；提高子午方向或弧矢方向其中一个方向上的能量密度，利于散射光的探测；步骤七、线阵偏振探测阵列C可同步探测散射光的偏振态，可以是全部斯托克斯向量，也可以是斯托克斯向量的一部分偏振分量；线阵偏振探测阵列C通过分振幅或分波实现全部斯托克斯向量、斯托克斯向量的一部分偏振分量，或通过购置商用线阵偏振相机实现；步骤八、增大光源S输出的光功率，或提高镜面柱L4会聚光的性能，比如降低像差，使之聚焦更集中，比如减小球差，让不同角度的光会聚在同一个区域范围内，提高线阵偏振探测阵列C获得信号的信噪比。