Измерение микрочастиц лазером - контроль чистоты

Интенсивность рассеянного света. Если размер частицы значительно превышает длину волны излучения, то сечение рассеяния в два раза превышает сечение частицы и составляет примерно (1/2)?d2, где d-диаметр частицы. При размере частицы, близком к длине волны, наблюдается рассеяние Ми и при значительно меньшем по сравнению с длиной волны размере частицы - рэлеевское рассеяние. В последнем случае интенсивность рассеянного света пропорциональна d6 / ?4, где ? - длина волны. На основании этого выражения Рэлей в 1871 г. объяснил голубой цвет неба. Рассматривая зависимость рассеяния света от длины волны, пользуются понятиями углового и полного сечения рассеяния.

Интенсивность рэлеевского рассеяния может быть рассчитана теоретически и легко экстраполируется на частицы других размеров, что упрощает калибровку приборов и обработку экспериментальных данных. В соответствии с теорией Ми, при размере частиц менее 0,15 мкм наблюдается хорошее соответствие рэлеевскому закону рассеяния. При этом по мере увеличения показателя преломления интенсивность рассеяния возрастает.

Рассеяние поглощающими микрочастицами. В этом случае показатель преломления -комплексное число. В результате поглощения (его описывает мнимая часть показателя преломления) увеличивается отражение света. Например, для металлических микрочастиц характерны очень большая величина мнимой части и большой коэффициент отражения. В субмикронной области интенсивность рассеяния возрастает при увеличении мнимой части.

Угловая апертура приборов для измерения рассеяния. Полное сечение рассеяния (угол рассеяния 0-180°) получается интегрированием рассеянного излучения по всем направлениям. Реальные приборы регистрируют излучение только в пределах определенного телесного угла, зависящего от конструкции прибора. Максимальное значение этого угла у лазерных измерителей микрочастиц LAS-X фирмы Particicle Measuring Systems (PMS), США, находится в диапазоне 35-120°. На рисунке показано влияние угловой апертуры на сечение рассеяния при длине волны X = 633 нм микрочастиц полистиролового латекса с показателем преломления 1,586. Кривые можно разделить на два участка: криволинейный и прямолинейный. Прямолинейные их участки параллельны и соответствуют рэлеевскому закону рассеяния. При наличии монодисперсных аэрозолей с известным показателем преломления не представляет труда провести градуировку любого прибора во всем указанном на рисунке интервале размеров микрочастиц.

Конструкция лазерных резонаторов

Лазер имеет зеркала с коэффициентами отражения 99,9 и 99%. Энергия излучения не превышает 1% от энергии резонатора. В лазере одно из зеркал резонатора удалено от газоразрядной трубки. При определении микрочастицы вводятся внутрь резонатора. За счет увеличения коэффициента отражения зеркала мощность внутри резонатора увеличивается в 100— 1000 раз, что эквивалентно использованию лазеров с мощностью 100— 1000 мВт. Лазерные измерители частиц LAS-X, LPC-101, LPC-555 фирмы PMS, в которых используются лазеры подобного типа, обеспечивают измерение частиц размером более 0,09 мкм. При измерении частиц размером 0,1 мкм расход воздуха составляет 2,8 л/мин, а частиц размером 0,3 мкм-28 л/мин.

Ты просто обязан поделиться этой статьёй, жми кнопки внизу!
Написать комментарий
Имя*
Email
Сайт
Введите ответ: 17+3=?
Сообщение*: