CN2246294Y - 一种散射光的角分布测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种散射光的角分布测量装置，包括光源、扩束器，光电探测阵列、样品载体、立板，光源(1)、扩束器(2)、立板(12)依次固定于底板(9)上，光电探测阵列(5)固定于立板(12)上，其特征在于样品载体(7)水平固定于立板(12)上，光电探测阵列(5)的各个单元呈圆弧形排列。该装置有效地克服了现有因大颗粒沉降而引起的测量误差，尤其对各种角度的散射光都能良好聚焦，从而大大提高了测量精度，且不需采用付里叶透镜，使成本低廉。
Description
本实用新型提供一种散射光的角分布测量装置。
光散射在现代光学中有许多实际应用，例如利用该现象测量粉末的颗粒大小(激光粒度分析仪)、识别不正常细胞(激光癌细胞识别系统)等。这些应用都需要把待测样品产生的同一散射角的散射光会聚到同一点上(称作光学付里叶变换)，以便获得该样品的散射光的角分布(又称样品的光功率谱)信息。实现散射光的会聚通常有两种结构，一种称为透镜前付里叶变换，参见图1，由光源(1)发出光线，经过扩束器(2)后变成纯净的平行光，然后照射到样品(3)上，光线被其散射，散射光的一部分投射到付里叶透镜(4)上。由于光电探测阵列(5)处在付里叶透镜(4)的后焦面上，所以同一方向的散射光被聚在阵列平面的同一点上。光电探测阵列由许多独立的光电探测单元组成，根据各单元输出的电信号强弱就可以知道散射光的角分布。第二种结构称为透镜后付里叶变换，见图2，从光源(1)发出的光线经扩束器(2)后变成会聚光，其焦点在光电探测阵列(5)所在的平面上。会聚光经过样品(3)后，同样被散射，且同一散射角的光线近似地会聚于探测器阵列的同一点。散射角越小，则会聚得越好，因此探测器测得的散射角也越精确；反之，则误差越大。所以这种结构只能测量角度较小的散射光。第一种结构相对来说测量较为精确，但要对大角度的散射光进行良好聚焦也是很困难的。例如测量25°的散射角要求付里叶镜头由4-6片组成，设计难度和加工成本都是很高的。在实际应用中，大角散射对应于被测样品的细节，在激光粒度仪中对应于样品中的细小颗粒。在上述两种结构中，由于样品载体(窗口玻璃)是呈垂直放置的，即光线水平通过样品载体，因而在激光粒度仪的具体应用中就无法避免由于样品中的大颗粒沉降所造成的测量误差。
本实用新型的目的是提供一种散射光的角分布测量装置，即针对上述二种结构的不足而提出的一种成本低廉同时能精确测量大角光散射的测量装置。
下面结合附图对本实用新型作详细说明。
图1、图2为二种现有技术的结构原理示意图。
图3为本实用新型结构示意图。
图4为本实用新型一个实施例(去掉外罩后)的立体结构示意图。
图中，1-光源，2-扩束器，3-样品，4-付里叶透镜，5-光电探测阵列，6-光轴，7-样品载体，8-反射镜，9-底板，10-底座，11-底座，12-立板，13-中心探测单元。
参照附图，本实用新型原理上属于透镜后付里叶变换，图4所示为在激光粒度仪上的应用。它包括光源(1)、扩束器(2)、光电探测阵列(5)、样品载体(7)、立板(12)等部件，其中，光源(1)、扩束器(2)依次固定在底板(9)上，光源(1)采用激光管，被固定在底座(10)上，底座(10)再固定在底板(9)上。扩束器(2)主要由显微物镜、针孔和准直镜组成(与现有技术同)，它与底板(9)直接相连。为改变光线方向，在底板(9)上对应于光源(1)扩束器(2)位置设置反射镜(8)，它通过底座(11)固定于底板(9)上，并处于样品载体(7)的下方。立板(12)作为光电探测阵列(5)和样品载体(7)的支撑板，与底板(9)垂直相连。样品载体(7)水平固定在立板(12)上、反射镜(8)的上方，光电探测阵列(5)的各单元呈圆弧形固定排列在样品载体(7)上方，立板(12)上对应于反射镜(8)位置开有通孔以便入射光线通过。该装置的主要特征在于探测阵列(5)的各探测单元呈圆弧形排列，最好该圆弧的直径与光轴(6)重叠，直径的两个端点分别是入射光的会聚点及入射光束中心线与样品载体(7)所在平面的交点。可以证明，各种散射角的散射光在该直径所确定的球面上都能良好聚焦。该装置另一特征就是样品载体(7)的窗口玻璃是水平放置的，即光束是上下贯穿样品(3)，从而完全避免了现有激光粒度仪因大颗粒下沉而引起的测量误差。本装置的工作过程是：由光源(1)发出的光线经扩束器(2)后变成一束会聚光，该光束透过立板(12)上的开孔经反射镜(8)后改为向上行走。当上方样品载体(7)内无粉末样品时，光能全部集中在与光轴相交的探测单元(13)上。当样品载体内有样品时，入射的光能被散射，因而光能分散在各个探测单元上。由于聚焦良好，所以每个探测单元均代表一个明确的散射角范围。每个探测单元分别将接收到的光能转换成电信号，经由多芯电缆输入到计算机，就可分析计算出样品的粒度分布。由于计算机处理系统与现有技术同，故不加赘述。
对于图1所示的透镜前付里叶变换，由于透镜(4)对大角度的入射光往往有严重的场曲，从而带来测量误差。根据本实用新型构思，可以将光电探测阵列(5)的各个单元排列在透镜的实际聚焦曲面上，从而提高散射光的角测量精度，或在同样的精度下降低透镜结构的复杂程度而降低其成本。
本实用新型的显著优点是对各种角度的散射光都能精确聚焦，应用于激光粒度仪中，可测量小至0.2微米的粉末颗粒，并避免了大颗粒沉降带来的误差。是一种较为理想的散射光的角分布测量装置。
Claims (2)
1、一种包括光源(1)、扩束器(2)、光电探测阵列(5)、样品载体(7)、立板(12)的散射光角分布测量装置，其光源(1)、扩束器(2)、立板(12)依次固定在底板(9)上，光电探测阵列(5)与样品载体(7)均固定于立板(12)上，其特征在于样品载体(7)呈水平放置，即光束上下贯穿样品载体，光电探测阵列(5)的各个单元呈圆弧形排列。
2、根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于光电探测阵列(5)的各个单元排列的园弧直径与光轴(6)重叠，直径的两个端点分别是入射光束的会聚点及入射光束中心线与样品载体(7)所在平面的交点。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 95223756 CN2246294Y (zh) | 1995-09-30 | 1995-09-30 | 一种散射光的角分布测量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 95223756 CN2246294Y (zh) | 1995-09-30 | 1995-09-30 | 一种散射光的角分布测量装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2246294Y true CN2246294Y (zh) | 1997-01-29 |
Family
ID=33870717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 95223756 Expired - Lifetime CN2246294Y (zh) | 1995-09-30 | 1995-09-30 | 一种散射光的角分布测量装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN2246294Y (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101498646A (zh) * | 2008-02-03 | 2009-08-05 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | 前向散射光信号探测装置与方法及细胞或粒子分析仪 |
| CN105954154A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-09-21 | 清华大学深圳研究生院 | 一种测量悬浮颗粒物的二维光散射角度分布的装置及方法 |
-
1995
- 1995-09-30 CN CN 95223756 patent/CN2246294Y/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101498646A (zh) * | 2008-02-03 | 2009-08-05 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | 前向散射光信号探测装置与方法及细胞或粒子分析仪 |
| CN105954154A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-09-21 | 清华大学深圳研究生院 | 一种测量悬浮颗粒物的二维光散射角度分布的装置及方法 |
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