单颗粒(SPOS)技术

单颗粒光学传感技术(SPOS

 

    经过光感区域的粒子由于大小不同,光强随之产生相应的变化。将探测器收集的光信号转换成电压信号,不同的电压信号对应不同的粒径大小,从而得到微粒的粒径。SPOS技术将光消减和光散射两种物理作用有机的结合起来,通过光消减获得较大的动态粒径范围,通过光散射增加对小粒子的灵敏度,成为一项专利技术。

 

    SPOS技术对粒子的信号响应方式是信号与特定粒子相对应的。信号为每一粒子相应产生的一定强度的脉冲,而不需要进行转化。粒径分布图中的信号直接来自于每次一个粒子的快速检测(< 10,000/sec)。以SPOS为基础的AccuSizer 780粒径检测系统(Particle Sizing Systems, Santa Barbara, CA)对浓缩混悬液进行自动稀释(专利),以确保粒径在量程范围内的粒子(> 0.5 µm)逐个通过光学传感器,因而避免粒子重叠并在粒径分布图中产生假象。AccuSizer 780中的传感器通过两种不同性质的物理作用(专利)—光消减(light extinction, LE)与光散射(light scattering, LS)对通过传感器的粒子进行测定。

 

    光消减技术检测通过流动池的光强变化,拥有检测粒子的粒径范围广且与粒子组份无关等优点。然而,它的灵敏度有限,对于通过横切面为400×1000µm 的流动池所能检测到的最小粒子粒径为1.3µm。另一方面,光散射技术具有相对窄的动态粒径范围 (取决于检测器 / 放大器的饱和值),但能检测到0.5µm粒径的粒子,使用大功率激光光源还能检测到粒径更小的粒子。通过合并光消减和光散射响应信号,传感器可同时拥有这两种方法的优点,因而在不损失单粒子分辨率巨大优势的前提下拥有相对较广的动态粒径范围 (即0.5~400 µm) 。

 

单颗粒光学传感技术SPOS原理示意图: