CN214622201U - 一种暗视场显微成像的云雾滴谱仪 - Google Patents

Abstract

一种暗视场显微成像的云雾滴谱仪，包括显微镜头，显微镜头上方安装有环形光源，显微镜头与环形光源之间留有采样区，采样区暴露在空气环境中，环形光源发出的光在采样区聚集后发散，不进入显微镜头，形成暗视场；显微镜头下方安装有图像传感器，采样区内的云雾滴粒子被环形光源照射后发出的散射光进入显微镜头，显微镜头所成的像被图像传感器接收，图像传感器将所成的像转换为电信号。本实用新型利用暗视场显微成像和光电探测技术，能够实时动态测量云雾滴谱，具备更高的测量分辨率和测量精度。

Description

一种暗视场显微成像的云雾滴谱仪

技术领域

本实用新型涉及云雾滴谱测量方法，具体涉及一种暗视场显微成像的云雾滴谱仪。

背景技术

滴谱是指单位体积中粒滴(液态或固态)的数量随粒滴大小的分布。云雾滴粒径及其谱分布是研究和定义云雾微物理结构的关键物理量，它们与云雾的强度有直接关系，准确测量云雾滴谱是进行云雾微物理研究的前提条件。其他云雾滴谱仪常采用测量云雾滴粒子散射分布后，通过与标准球粒子的散射分布数据进行对比，来间接反演估算云雾滴谱，但是该测量方法不能实时动态的测量云雾滴谱，而且测量分辨率和测量精度也不高。

实用新型内容

针对上述云雾滴谱不能实时测量及测量精度不高的技术问题，本实用新型提供一种暗视场显微成像的云雾滴谱仪，能够实现云雾滴谱实时动态的高分辨率的识别和测量。

本实用新型的目的是采用以下技术方案来实现。依据本实用新型提出的一种暗视场显微成像的云雾滴谱仪，包括显微镜头，显微镜头上方安装有环形光源，显微镜头与环形光源之间留有采样区，采样区暴露在空气环境中，环形光源发出的光在采样区聚集后发散，不进入显微镜头，形成暗视场；显微镜头下方安装有图像传感器，采样区内的云雾滴粒子被环形光源照射后发出的散射光进入显微镜头，显微镜头所成的像被图像传感器接收，图像传感器将所成的像转换为电信号。

进一步的，所述环形光源包括多个LED灯，多个LED灯环形排列且发光的一端均向下倾斜，多个LED灯发出的光向同一聚焦点聚焦并且聚焦点位于显微镜头上方。

进一步的，所述环形光源发出的光在采样区呈环状锥形。

进一步的，所述图像传感器为CCD图像传感器或CMOS图像传感器中的任意一种。

与现有技术相比，该实用新型的有益之处在于：利用暗视场显微成像和光电探测技术，能够实时动态测量云雾滴谱，具备更高的测量分辨率和测量精度。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型一种暗视场显微成像的云雾滴谱仪实施例的结构示意图。

【附图标记】

1-显微镜头，2-环形光源，3-采样区，4-图像传感器，5-圆板，6-凸台，7-支架，8-固定架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型一种暗视场显微成像的云雾滴谱仪的一个实施例，如图1所示，包括显微镜头1、环形光源2、图像传感器4。以图1中所示方位为例，环形光源2安装在显微镜头1上方，显微镜头1和环形光源2中间的区域为采样区3，采样区3暴露在空气环境中。环形光源2包括多个LED灯，在本实施例中，共有八个LED灯。显微镜头1上方为一块圆板5，圆板5上表面中间设有凸台6，凸台6中间开设有同时贯通凸台6与圆板5的通孔，八个LED灯围绕通孔圆心分布并固定在凸台6上，LED灯发光的一端均倾斜向下，所有LED灯发出的光束与水平面之间的角度均相等并指向通孔的中心轴。环形光源2以固定的角度发射环状锥形光束，光束在采样区3在同一聚焦点聚焦再发散，聚焦点位于显微镜头1的上方。空气环境中的云雾滴粒子位于采样区3时，光束照射在待检云雾滴粒子表面的光线不直接进入显微镜头1，仅经过云雾滴粒子的散射光才能进入显微镜头1。

显微镜头1的下方安装有图像传感器4，图像传感器4用于接收散射光进入显微镜头1后所成的像，图像传感器4将接收的光转换为电信号传递出去，电信号经过处理后可用于对云雾滴谱的识别和测量。图像传感器4可以是CCD图像传感器也可以是CMOS图像传感器。

环形光源2发出环状锥形光束，采样区3中无云雾滴粒子时，光源发出的光不进入显微镜头1，因此整个视场是黑暗的。当采样区3中有云雾滴粒子时，LED灯发出的光射入粒子后，经过云雾滴粒子散射的散射光进入显微镜头1，被图像传感器4接收，云雾滴粒子轮廓在黑暗的背景中明亮可见，从而实现云雾滴谱的识别和测量。

图像传感器4与显微镜头1共同固定在固定架8上，同时图像传感器4与显微镜头1之间密闭，圆板5与固定架8通过支架7固定在一起。

暗视场的特点是不直接观察光源的照明光线，观察的是被监测粒子反射或散射的光线。因此，视场呈黑暗的背景，而被监测粒子则呈现明亮的像。暗视场能显著提高微小粒子测量的分辨率。本实用新型基于此原理进行设计，本实用新型的暗视场是指：环形光源2的光线不直接进入显微镜头，而是以固定的角度发射环形锥形光束，光束在采样区3聚焦再发散，显微镜头1不能接收到光线。经过云雾滴粒子散射的光线能够进入显微镜头1，云雾滴粒子在黑暗背景下清晰可见，所以该云雾滴谱仪能够提高所测量的云雾滴谱的分辨率，进而提高测量精度。

由于无法直接用肉眼观察空气环境中的云雾滴粒子的数量和粒径，于是使用该云雾滴谱仪将云雾滴粒子对环形光源的散射信号，通过显微镜头1进行显微放大，并用图像传感器将显微镜头1放大所成的像转化为电子图像，并实时传输至处理装置获得图像中的云雾滴粒子数量和粒径，人们可以通过处理后的数据对云雾滴谱分布进行统计。该云雾滴谱仪可以实时监测空气环境中云雾滴粒子的数量和粒径，进而实时识别云雾滴谱。

本实用新型也可用于监测其他类型的类似于云雾滴粒子的粒子滴谱。

尽管已经展示和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种暗视场显微成像的云雾滴谱仪，其特征在于：包括显微镜头，显微镜头上方安装有环形光源，显微镜头与环形光源之间留有采样区，采样区暴露在空气环境中，环形光源发出的光在采样区聚集后发散，不进入显微镜头，形成暗视场；显微镜头下方安装有图像传感器，采样区内的云雾滴粒子被环形光源照射后发出的散射光进入显微镜头，显微镜头所成的像被图像传感器接收，图像传感器将所成的像转换为电信号。

2.根据权利要求1所述的一种暗视场显微成像的云雾滴谱仪，其特征在于：所述环形光源包括多个LED灯，多个LED灯环形排列且发光的一端均向下倾斜，多个LED灯发出的光向同一聚焦点聚焦并且聚焦点位于显微镜头上方。

3.根据权利要求1或2所述的一种暗视场显微成像的云雾滴谱仪，其特征在于：所述环形光源发出的光在采样区呈环状锥形。

4.根据权利要求1所述的一种暗视场显微成像的云雾滴谱仪，其特征在于：所述图像传感器为CCD图像传感器或CMOS图像传感器中的任意一种。

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