[发明专利]一种粒子尺寸和折射率同时测量方法

权利要求书

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。

2.根据权利要求1所述的一种粒子尺寸和折射率同时测量方法，其特征在于，对于所述粒径测量光路系统和所述折射率测量光路系统，采取同时记录聚焦像或离焦像，或者分别记录聚焦像、离焦像来实现。

3.根据权利要求1所述的一种粒子尺寸和折射率同时测量方法，其特征在于，对于同一种粒子，侧向散射角的区域选取p＝0阶反射光和p＝1阶折射光光强相等时的散射角；对于不同种粒子同时测量时，侧向散射角的区域选取30°～50°之间有利于折射率测量。

4.根据权利要求1所述的一种粒子尺寸和折射率同时测量方法方法，其特征在于，对于粒径和折射率不变的单个粒子，实现分步采集或同时采集过程；用双向光束照射粒子，在90°散射角区域，采集粒子的聚焦像或离焦像；关掉其中的一束光，用另一单光束照射，在侧向散射角区域，记录粒子的聚焦像或离焦像；无顺序要求；联立两次实验，即可得到粒子直径d和折射率n。