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光纤式后向散射纳米颗粒测量装置研究

发布时间:2018-04-23 16:11

  本文选题:光纤探头 + 后向散射 ; 参考:《山东理工大学》2015年硕士论文


【摘要】:针对传统动态光散射法无法测量高浓度溶液中纳米颗粒粒径问题,本文通过分析动态光散射的时域自相关理论,研制出基于后向动态光散射法的一体化光纤探头,克服了传统动态光散射法的缺陷。本文主要研究内容如下:1、传统动态光散射法测量纳米颗粒溶液时,多重散射效应往往在相对较低的浓度时就开始显现其影响,因此开发可用于检测高浓度纳米颗粒的动态光散射技术首先应着眼于减弱多重散射影响。2、本文采用减小散射光程的方法来减弱多重散射影响,并研究光纤探头空间相干性问题。通过对影响空间相干性的几个因素(空间相干角、相干面积以及散射体积)进行分析得出提高光纤探头相干性的方法。3、依据满足空间相干性的判据,在分析光纤探头结构参数的基础上,给出后向散射式光纤探头结构参数的最优设计方法。利用本文设计的光纤式一体化探头,分别对不同浓度的标准颗粒溶液进行测量,测量结果表明本文设计的光纤式后向散射纳米颗粒测量装置,不仅能够测量低浓度溶液,而且也能测量传统装置不能测量的高浓度溶液,由于探头设计符合空间相干性要求,因此输出信号的信噪比高,测量结果相对偏差5%,测量重复性5%,较传统设备更加准确。
[Abstract]:Aiming at the problem that the traditional dynamic light scattering method can not measure the particle size in high concentration solution, an integrated optical fiber probe based on backward dynamic light scattering is developed by analyzing the time domain autocorrelation theory of dynamic light scattering. The defect of traditional dynamic light scattering method is overcome. The main research contents of this paper are as follows: when traditional dynamic light scattering method is used to measure nanocrystalline solution, the effect of multiple scattering usually begins to appear at relatively low concentration. Therefore, the dynamic light scattering technique which can be used to detect high concentration nanoparticles should first focus on reducing the influence of multiple scattering. In this paper, the method of reducing scattering path is used to reduce the influence of multiple scattering, and the spatial coherence of optical fiber probe is studied. Through the analysis of several factors affecting spatial coherence (spatial coherence angle, coherent area and scattering volume), the method of improving the coherence of optical fiber probe is obtained, which is based on the criterion of satisfying spatial coherence. Based on the analysis of the structural parameters of the optical fiber probe, the optimal design method for the structural parameters of the backscattering fiber probe is presented. The optical fiber integrated probe designed in this paper is used to measure the different concentration of standard particle solution. The measurement results show that the optical fiber backscattering nano-particle measuring device designed in this paper can not only measure the low concentration solution. It can also measure the high concentration solution which can not be measured by the traditional device. Because the probe design accords with the requirement of spatial coherence, the signal to noise ratio of the output signal is high, the relative deviation of the measurement result is 5, and the measurement repeatability is 5, which is more accurate than the traditional equipment.
【学位授予单位】:山东理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB383.1

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