[发明专利]一种利用散射光的偏振差异测量颗粒折射率的方法及系统

说明书

本发明公开了一种利用散射光的偏振差异测量颗粒折射率的方法及系统，方法包括获取垂直偏振散射光能分布Ε_⊥和水平偏振散射光能分布Ε_||，计算散射光能分布偏振差Ε_d；根据Mie理论，计算一个设定的折射率数值n⁽ⁱ⁾下的维数为k×l的垂直偏振散射光能矩阵和散射光偏振差矩阵计算被测颗粒的粒度分布W⁽ⁱ⁾，获取散射光的偏振差计算Ε_d与的均方差σ⁽ⁱ⁾，改变折射率的数值，重复上述过程，获得均方差最小的折射率，就是颗粒的真实折射率，使用此折射率计算的粒度分布即为颗粒真实的粒度分布，还提供了一种实现上述方法的系统，本发明在被测颗粒样品的折射率与粒度分布均未知的情况下，可利用激光粒度仪获得的散射光信号本身，求出样品的折射率，进而获得准确的样品粒度分布。

技术领域

本发明涉及颗粒表征技术领域，具体涉及一种利用散射光的偏振差测量颗粒折射率的方法及系统。

背景技术

颗粒是指尺寸一般在毫米到纳米之间具有特定形状的几何体，颗粒不仅指固体颗粒，还包括雾滴、气泡等流体颗粒。颗粒在自然界中无处不在，且广泛影响或应用于工业生产和科学研究。颗粒大小是颗粒的最重要的参数之一。近年来各种新型颗粒材料的应用，对颗粒粒径测量有了更高要求。基于静态光散射原理的激光粒度仪得到了越来越广泛的应用。

根据光散射的几何光学近似理论，颗粒直径远大于光波长时在小角范围内其散射光强以衍射光为主，其光能分布主峰出现在前向小角度内。如果只测量远大于光波长的颗粒且测量装置(激光粒度仪)的散射光接收角限制在小角范围内，例如5°以下，那么基于夫琅禾费衍射理论的激光粒度仪可以在不输入折射率的条件下对样品进行粒度分析；但现在商品化的粒度仪测量下限小至0.1μm，为此最大散射角接收范围要达到60°以上，此时任何大小的颗粒的散射光能分布都与折射率有关，相同粒径的颗粒如果折射率不同，光能分布具有明显差异，故在使用基于Mie散射理论的激光粒度仪进行粒度分析时，需提前输入样品准确的折射率，计算相应的散射光能矩阵，然后根据散射光分布反演计算粒度分布。如果输入的折射率数值是错误的，则将导致错误的分析结果。

目前使用激光粒度仪测样时样品折射率值多为查表获得。但是实际样品折射率与入射光波长和杂质含量等因素有关，故很难确定颗粒的准确折射率，这常导致样品的测量结果与实际粒度分布有较大误差。

到目前为止，虽然已经有几种利用散射光信号测量折射率的方法，但都存在这样那样的局限。

发明内容

为了克服以上问题，本发明提出一种利用散射光的偏振差测量颗粒折射率的方法及系统，在被测样品颗粒的折射率和粒度分布均未知的情况下，仅仅利用被测颗粒散射光信号本身，就能计算颗粒的折射率，再利用测得的折射率得出准确的粒度分布。

本发明的技术方案为：

一种利用散射光的偏振差异测量颗粒折射率的方法，包括步骤：