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光散射法工作原理 - 测量空气中可吸入颗粒物

2014-12-30 11:26:43 来源：

近年来，利用光与微小颗粒作用时发生散射现象研制出各种能定量测定量烟尘和可吸入颗粒的分析仪器。如图1所示为用于Dustmate可吸入烟尘分析仪中的光散射检测器^[8]。它采用由激光二极管发出的激光光源，经聚焦的光束沿x方向穿过一个三维检测腔。在该三维检测腔交汇处，被测试样由z方向导入，并与激光光束发生作用，使部分光产生散射。未散射的光沿原方向投射在黑体上被吸收，而散射光的方向被改变，其中一部分经由y方向射到一个光度计，由光度计测量其光通量，其余散射光被黑体吸收。途经三维检测腔交汇处的试样由真空泵抽出。
用光散射法检测可吸入烟尘的是一个很复杂的过程。有二个因素制约着它的测量精度。一是采样过程。空气中尘埃颗粒大小可从100微米，研究表明，经采样器和气路实际能进入检测腔的尘埃是一个与颗粒形状，大小，进气口处空气流速与采样气流流速的比率，气样涡流和进气口导向有关的复杂函数。表1显示了颗粒大小及其能到达检测腔的关系。

颗粒大小 (μm)	到达比率	中途损失
0.1	100%	0%
1	100%	0%
5	93%	7%
10	75%	25%
20	25%	75%
25	6%	94%
35	1%	99%
50	0%	100%

     表1：气路中有一个90⁰弯角时，颗粒
   大小及其能到达检测腔的关系。

从上表中可知，大于50微米的颗粒几乎是不可能到达检测处，除非使用特殊的可控制和选择颗粒大小的进气口。第二个因素是被颗粒散射的光密度与颗粒的形状，大小和折射率有关。直径在0.1 – 10微米之间的颗粒可获得比其他颗粒大得多的散射效果^[8] ，如图2所示。因此，目前使用光散射原理的检测器，比较适用于对0.1 – 10微米之间的可吸入颗粒的测量。

图2：散射光光密度与颗粒大小的关系

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