了解微粒計數(shù)技術

時間：2009/7/28閱讀：816

· 原始的方法為計數(shù)微粒將視覺上計數(shù)他們, 通過顯微鏡, 由光學微粒柜臺主要替換了的一個繁瑣, 易出錯的過程。在參考視覺微粒計數(shù)必須仍然被使用。了解多么光學微粒柜臺工作可能有價值了不起的在選擇正確的儀器為一種特殊應用。

· 光學空氣微粒柜臺查出微粒由Tyndall 作用, 命名以約翰?Tyndall¹ 和向光散射微粒通常被運用在膠態(tài)系統(tǒng)。scatterings 從塵土在空氣由一明亮的光柱或霧是Tyndall 作用的共同的顯示。

· 光驅(qū)散當折射率改變。這意味著氣泡在液體消散點燃作為一個堅實微粒在同樣液體。光被微粒驅(qū)散的方式用由什么描述稱Mie 理論。

Lorenz Mie Debye 理論由Gustav Mie ^2,3出版了和*次描述怎么光驅(qū)散用不同的方向。這改變以媒介和微粒的折射率驅(qū)散光并且光的’微粒s 大小和波長。它是在范圍這篇文章之外選派Mie 理論; 但是, 那里存在可能使用試驗與的各種各樣的公共領域應用⁴怎樣光驅(qū)散。

就微粒柜臺狀況, Mie 理論zui重要的結果和怎么它預言光散射與怎樣關系驅(qū)散隨顆粒大小變化。當微粒比光波長小, 光驅(qū)散主要在向前方向（參見圖1a）。當微粒比光波長大, 更多光驅(qū)散直角和落后（參見圖1b）。

光可能被觀看作為擺動垂線對旅行的方向的波浪。動擺的這個方向為人所知作為極化。入射光的極化非常重要。在早先例子, 光散射和入射光的極化一樣被測量在飛機。

驅(qū)散看起來在5 μm （參見圖2.a）; 有在0.3 μm 微粒上的重大區(qū)別’s 驅(qū)散（參見圖2b）以極化。對數(shù)標度掩藏所有變異比因素10 。

相當數(shù)量疏散光隨頻率變化: 更短的波長= 更加偉大驅(qū)散。大約10 倍更加藍色的光驅(qū)散比紅燈以所有其它事是相等的。多數(shù)微粒柜臺使用近的紅外或紅色laser; 這近來是zui有效的選擇。藍色氣體和半導體lasers 是昂貴的; 半導體lasers 是還短命的。

空氣微粒柜臺

微粒柜臺被顯示在圖3 說明一個典型的傳感器設計; 氣流、laser, 和匯集光學是全部直角對互相。

真空附有傳感器’s 出口畫空氣通過傳感器。激光被微粒驅(qū)散在空氣。這疏散光由光學收集和被聚焦光電探測器, 轉換光成電壓信號被放大和被過濾。信號隨后被轉換從一個模式形式成數(shù)字式形式為分類被微處理器。微處理器并且連接與一個控制數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)相反。

Lasers

1960 年氣體lasers 被發(fā)明了1962 年并且半導體lasers 被發(fā)展了。雖然非常昂貴起初, 當他們變得有效氣體lasers 替換了白光在微粒柜臺。較不昂貴的半導體lasers 以后代替了這些, 很大程度上, 在80 年代晚期。

二類型lasers 被使用在微粒計數(shù): 供氣lasers 譬如helium-neon （HeNe）并且氬離子, 和半導體lasers 。⁵^個氣體lasers 是能導致強烈單色和有時甚而被對立的光。氣體laser 引起一條被瞄準的高斯射線并且半導體輸出一個小分歧點來源, 典型地與分歧和所有的二個不同軸太頻繁地多個方式。由于分歧多個軸出現(xiàn), 二極管laser 頻繁地有省略產(chǎn)品, 再提出挑戰(zhàn)和一些好處。一個或承認省略產(chǎn)品或構想光學昂貴和復雜系列補償分歧手段的不同的軸。另一方面, 省略射線借自己很好對某些應用由運用長的軸獲得更好的領域覆蓋面。

總之, HeNe laser 的產(chǎn)品沒 “準備好使用,” 需要另外的光學。引起射線相似與HeNe laser, 光從半導體laser 必須被聚焦通過透鏡; 這導致能量損失從光源。但是, 低成本、小大小、低工作電壓, 和普通的電力消費做出半導體lasers 更喜歡的選擇為微粒柜臺。

在要求高敏感性的應用, HeNe lasers 可能被使用在一個開放洞方式導致許多瓦特力量（參見圖4）。⁶由于樣品通過通過光學洞, 這類型laser 無法以高微粒集中由于lasing 的行動熄滅（疏忽維護洞 “Q” 因素）。

入口噴氣機

樣品入口對微粒柜臺充當在微粒柜臺的決議的一個關鍵的角色。有入口二樣式: 鋪平, 寬（10 毫米）但變薄（0.1 毫米高度）版本, 和一支圓的管以大約2 到3 毫米一條內(nèi)部直徑。以入口噴氣機平的樣式激光束典型地是一條狹窄的線在軸和噴氣機一樣。

以入口圓的樣式激光束被塑造對線大致直角對入口噴氣機的軸。微粒通過激光非常狹窄, 強烈的板料。

各類型噴氣機有它的好處和不利?？諝鈴囊患芷降膰姎鈾C行動在相當一致的速度和通過通過激光束結果的zui強烈和zui一致的部份在*的決議。

但是, 小橫斷面意味更高的真空比圓的噴氣機必需, 增加電力消費（重要特別是以電池操作的單位）。平的噴氣機是更加復雜和昂貴的制造, 并且對準線與laser 疑難。

更加簡單的圓的噴氣機, 由于它的更大的橫斷面, 要求更低的真空為同樣流速, 因此較少力量被消耗當空氣被畫。更慢的氣流并且意味更多光驅(qū)散每微粒比與一架平的噴氣機。不利對圓的噴氣機是氣流和在laser 力量上變化被減少的均一橫跨射線; 射線被舒展, 造成更加粗劣的決議。

匯集光學

微粒驅(qū)散光四面八方, 主要在向前方向。當微粒變得更大, 更多光驅(qū)散落后和直角。匯集光學聚集和聚焦光探測器, 避免laser 干涉。

匯集光學并且取消不需要的光由試圖會集*包含渴望的信號的光芒。點燃從起因吵鬧的離群反射, 通常看見當基礎線垂距, 和減少儀器敏感性。

反射器:凹面鏡可能被使用收集光和聚焦它探測器。類型凹面鏡以燈反射器可能反射光散發(fā)從重點回到重點。這些是zui常用的類型匯集光學因為他們允許小, 緊湊傳感器被做在低成本。

透鏡:透鏡被使用在微粒柜臺頻繁地是aspheres 被使用在對。他們從一重點有效地移動圖象（疏散光）到另一個（光電探測器）。在許多傳感器里反射器并且被使用從透鏡的對方收集光。

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