【空气尘埃粒子计数器】的理论研究

2015-06-16 16:19:12 admin
【空气尘埃粒子计数器】的理论研究 尘埃粒子计数器 是利用丁达尔现象(Tyndall Effect)来检测粒子。丁达尔效应是用John Tyndall的名字命名的,通常是胶体中的粒子对光线的散射作用引起的。一束明亮的光照在空气或雾中的灰尘上,所产生的散射就是丁达尔现象。 

当折射率变化时,光线就会发生散射。这就意味着在液体中,汽泡对光线的散射作用和固体粒子是一样的。米氏理论(Mie Theory)描述了粒子对光的散射作用。 Lorenz-Mie-Debye理论最早由Gustav Mie提出,它描述了光是如何朝各个不同方向散射的。具体的散射情况决定于介质的折射率、粒子对光的散射作用、粒子的尺寸和光的波长。具体介绍米氏理论的细节超出了本文的范围;但是,有很多公共领域的应用都可以用来验证光是如何散射的。 

光的散射情况会随着粒子尺寸的变化而变化。在 尘埃粒子计数器 中,米氏理论最重要的结果以及它对光散射的预测都与之相关。当粒子尺寸比光的波长要小得多的时候,光散射主要是朝着正前方。而当粒子尺寸比光波长要大得多的时候,光散射则主要朝直角和后方方向散射(图1b)。 

光可以看做是沿着传播方向进行垂直振荡的波。这一振荡方向就是所谓的偏振。入射光的偏振非常重要。在以前的例子里,光的散射是在入射光的偏振平面内进行测量的。 粒子尺寸在5μm时的散射情况类似;而具有偏振现象,粒子尺寸在0.3μm时的散射情况有很大不同。由于用对数表示,变化不到十倍的,都看不到了。 
散射光的强度随着频率的改变而变化:较短的波长意味较强的散射。在其他条件都相同的情况下,蓝光的散射强度大约是红光的10倍。大部分粒子计数器采用的都是近红外或红色激光;直到最近,这还都是最符合经济效益的选择。蓝色气体和半导体激光器价格都很贵;而且半导体激光器的使用寿命也很短。 


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