[发明专利]基于图像监测微颗粒形状与散射的装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学领域，具体是基于图像监测微颗粒形状与散射的装置。

背景技术

作为影响和表征微颗粒物理特性的重要参数，粒形研究受到越来越多的重视。相对于已经比较成熟的粒度测量技术来说，粒形测量的发展要滞后地多，目前国内尚未见诸报道。通过测量粒形的数据可以为过程动力学研究提供更为丰富的信息；在生产过程中考虑到粒形参数的影响能够监控产品品质、降低生产成本，如制药、造纸、水泥等行业；颗粒形状还可以从一定程度上反应来源从而有效控制污染；吸入性颗粒的沉淀位置和粒形密切相关，对于粒形的详细监测可以使吸入性颗粒和疾病之间的关系更为明了；被认为是天气和气候研究中一大难题的卷云，其冰晶粒子不规则形状的探讨具有重要作用；因此粒形研究具有极为广阔的前景。对于粒形分析来说，过去很难发展一种快速和常规的方法来达到。由于颗粒的散射光是粒形等多个因素的函数，因此是经常被尝试的技术，然而要得到精确的反演形状，运算量是比较大的；传统上，显微镜也常用来进行该工作，并作为唯一可以观察单独颗粒并分析其大小和形状的仪器，由于其绝对性，显微技术常用来确认其他技术的结果，然而要得到统计学上有意义的结果，需要花费大量的时间进行样品制备、人工观察。本专利试图从两者结合的角度，简化颗粒形状的监测，并利用图像辅助测量任意形状颗粒的散射信号，一方面可以总结已有散射理论的适用条件，另一方面详细的散射信号反演所得到的粒形信息也可以和显微图像比对，使反演理论得到修正。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于图像监测微颗粒形状与散射的装置，本发明通过显微镜放大CCD摄像设备拍出微颗粒的三视图，同时极角和方位角圆面上的光纤在中心对称的四十个角度收集颗粒的全部或部分散射信号，快速测量通过散射腔腔心的1～20um尺度内的任意颗粒并对其形状做出分类。

本发明的技术方案

基于图像监测微颗粒形状与散射的装置，其特征在于包括有球形的散射腔体，其内表面经过粗糙化和发黑处理，散射腔体的顶部与底部分别有位于径线上的进样管与出气管，从进样管入射的微颗粒流经过腔心再进入出气管，所述的进样管的侧壁上联通有鞘流管，在与进样管、出气管中心轴线垂直的散射腔体径向面上，有均匀排布的四个安装孔，各安装孔均指向散射腔体腔心，其中一个安装孔中安装有半导体激光器，其余三孔中安装有显微镜放大CCD摄像装置，半导体激光器的激光出射到飞过腔心的微颗粒上；位于散射腔体前、后方有两个相互平行且与激光出射方向垂直的方位角光纤插孔圆面，其圆面上各均匀分布有10个指向腔心的方位角光纤插孔，其中方位角光纤插孔圆面和沿着激光出射方向的散射腔体垂直径向面之交点处，均有方位角光纤插孔，各方位角光纤插孔和腔心之间的连线与激光出射线成45°夹角；散射腔体上有相互垂直且相交于激光出射方向的45°极角光纤插孔圆面和135°极角光纤插孔圆面，45°极角光纤插孔圆面和135°极角光纤插孔圆面与所述的散射腔体的水平的径向面分别呈45°夹角、135°夹角，45°极角光纤插孔圆面和135°极角光纤插孔圆面与垂直于激光出射方向的散射腔体径向面之交点处均有极角光纤插孔，在45°极角光纤插孔圆面和135°极角光纤插孔圆面上每个交点处之极角光纤插孔两侧各有二个极角光纤插孔，两两间隔27°，由此45°极角光纤插孔圆面和135°极角光纤插孔圆面上各有10个极角光纤插孔且均指向腔心；所述的方位角、极角光纤插孔中均安装有采样光纤。

所述的采样光纤端部安装有凸透镜，方位角、极角光纤插孔前端有一环形内沿，所述的凸透镜安置在环形内沿的内侧。