[发明专利]微小颗粒辐射和散射光谱的测量系统

权利要求书

1.一种微小颗粒散射和辐射光谱的测量系统，其特征在于，所述测量系统包括：

腔体(1)：所述腔体(1)设有多个透明窗口，且所述腔体(1)为可旋转的腔体；

气悬浮装置：位于腔体(1)内部，用于保证颗粒(2)悬浮于气体环境中，并保持旋转运动状态，使得颗粒呈现球形颗粒的辐射、散射特性；

光源产生装置(3)：设置在一个透明窗口后侧，用于产生检测散射或辐射光谱时，所需的入射光源；当测量散射光谱时，所述光源产生装置(3)为激光源产生装置；所述散射能量检测装置包括多个光导纤维和多个探测装置，所述多个探测装置对应多个透明窗口设置，探测装置前设置光导纤维；

激光源产生装置从一个透明窗口入射激光源，不同方向散射能量从其他透明窗口通过光导纤维到达探测装置，从而测量微小颗粒的散射光谱；

当测量辐射光谱时，所述光源产生装置(3)为CO₂多模激光器；所述辐射能量检测装置包括设置在颗粒(2)下方的凹面镜(4)，具有矩形开口的挡光物(9)，透镜Ⅲ(10)和辐射强度测量仪(11)；

所述CO₂多模激光器发射加热的激光束通过透明窗口，经凹面镜(4)汇聚到颗粒(2)上，颗粒(2)在空间某方向的辐射能量经矩形开口的挡光物(9)，由透镜Ⅲ(10)汇聚后通过腔体(1)的窗口，由辐射强度测量仪(11)测得辐射强度；

散射或辐射能量检测装置：设置在透明窗口后侧，用于检测散射或辐射能量；

颗粒图像获得装置：设置在透明窗口后侧，用于获得颗粒的图像。

2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述辐射强度测量仪(11)为单色仪或红外分光仪。

3.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述颗粒图像获得装置包括：透镜Ⅰ(5)，透镜Ⅱ(6)、屏幕(7)和摄像机(8)；

所述透镜Ⅰ(5)和透镜Ⅱ(6)设置在颗粒(2)的一侧，且设置在一条直线上，分别将颗粒(2)的侧面和上面图像成像在屏幕(7)上；所述屏幕(7)设置在一个透明窗口后侧，摄像机(8)设置在屏幕(7)前方偏上侧或者偏下侧，用于拍摄屏幕(7)上的颗粒图像。

4.一种利用权利要求1-3任一项所述的测量系统测量散射和辐射光谱的方法，其特征在于，

当测量散射光谱时，颗粒(2)置于垂直向上的气流中，调整气流速率，直至颗粒平稳悬浮于气体中；光源产生装置(3)的入射光源从腔体(1)的一个窗口射入；以入射方向为轴，调整腔体测试窗口的位置，测得该方向的散射强度；

当测量辐射光谱时，颗粒(2)置于垂直向上的气流中，调整气流速率，直至颗粒平稳悬浮于气体中；在平衡重力的状态下，利用CO₂多模激光束将颗粒加热至熔融状态，利用液态颗粒的表面张力形成球形颗粒；调整腔体(1)测试窗口的位置，测得该方向的辐射强度。

5.一种基于权利要求4测量的散射和辐射光谱获得光学常数的方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)测量微小颗粒的散射和辐射光谱；

(2)在颗粒尺寸确定的情况下，建立测试方向的散射和辐射能量随颗粒光学常数的依变模型；

(3)以试验测试数值为输入参数，通过反演计算颗粒的光学参数。