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光阻法

传统光阻法与光散射法原理

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Figure 1 光阻法检测示意图

      图1为光阻法检测原理图,待测液体流过横截面很小的流通池,流通池两侧装有光学玻璃,激光器的光束通过透镜组准直,光束穿过流通池并被光电探测器所接收。若待测液体中没有颗粒,则光电探测器接收到的光信号稳定不变,输出的电压信号也恒定,将此恒定信号作为基准电压;若液体中有颗粒物质,颗粒通过流通池传感区域,将会遮挡激光,光电探测器接收到的光信号减小,产生一个负的脉冲电信号,如下图2所示。

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Figure 2 光电二极管信号

      脉冲信号幅度与基准电压信号有如下关系:

                       图片11.png                (1)                        

      式(1)中:E为颗粒遮挡引起的脉冲幅度;a为颗粒的有效遮挡面积(等效为球形);A为光电探测器的有效面积;E0是没有颗粒时的光电探测器所产生的基准电压。因此,脉冲信号幅度对应颗粒的大小,脉冲信号个数对应颗粒的数量。


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Figure 3 光散射法检测原理图


      图3为光散射法检测原理图,待测液体流过流通池,流通池两侧装有光学玻璃,激光器的光束通过透镜组准直,光束穿过流通池,照射在光陷进上。若待测液体中没有颗粒,则光电探测器就收不到光信号,若液体中有颗粒,颗粒通过流通池,与激光光束发生散射现象。某一个(或几个)角度下的散射光通过透镜收集汇聚到光电探测器上,产生正的电信号脉冲,脉冲信号的幅度和散射光强成正比。根据信号的幅度和个数可以对液体中的微小颗粒进行计数检测。

      当光束照射含有悬浮微粒的液体时光能减弱。根据文献, 此时悬浮液中微粒会对光产生散射和吸收等作用,因为这些作用导致的光强减弱与微粒的浓度存在线性关系。在文献中引用了如下公式,来描述当微粒浓度较小时,透射光强与入射光强之间的关系:

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      它对应于因为散射和吸收而导致光的衰减总量。有米氏散射的理论,随着微粒的增大,光强大量集中于前向0度角附近,图1中我们也可以注意到这一点。(4)式中没有考虑到这样的事实:在光阻法检测中,前向0角度附近的散射光仍然能够被探测器接收,因此必须考虑对散射系数进行修正。实际中(4)式变为:

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