【空氣塵埃粒子計(jì)數(shù)器】的理論研究

2015-06-16 16:19:12 admin

【空氣塵埃粒子計(jì)數(shù)器】的理論研究 塵埃粒子計(jì)數(shù)器是利用丁達(dá)爾現(xiàn)象（Tyndall Effect）來(lái)檢測(cè)粒子。丁達(dá)爾效應(yīng)是用John Tyndall的名字命名的，通常是膠體中的粒子對(duì)光線的散射作用引起的。一束明亮的光照在空氣或霧中的灰塵上，所產(chǎn)生的散射就是丁達(dá)爾現(xiàn)象。

當(dāng)折射率變化時(shí)，光線就會(huì)發(fā)生散射。這就意味著在液體中，汽泡對(duì)光線的散射作用和固體粒子是一樣的。米氏理論（Mie Theory）描述了粒子對(duì)光的散射作用。 Lorenz-Mie-Debye理論最早由Gustav Mie提出，它描述了光是如何朝各個(gè)不同方向散射的。具體的散射情況決定于介質(zhì)的折射率、粒子對(duì)光的散射作用、粒子的尺寸和光的波長(zhǎng)。具體介紹米氏理論的細(xì)節(jié)超出了本文的范圍；但是，有很多公共領(lǐng)域的應(yīng)用都可以用來(lái)驗(yàn)證光是如何散射的。

光的散射情況會(huì)隨著粒子尺寸的變化而變化。在塵埃粒子計(jì)數(shù)器中，米氏理論最重要的結(jié)果以及它對(duì)光散射的預(yù)測(cè)都與之相關(guān)。當(dāng)粒子尺寸比光的波長(zhǎng)要小得多的時(shí)候，光散射主要是朝著正前方。而當(dāng)粒子尺寸比光波長(zhǎng)要大得多的時(shí)候，光散射則主要朝直角和后方方向散射（圖1b）。

光可以看做是沿著傳播方向進(jìn)行垂直振蕩的波。這一振蕩方向就是所謂的偏振。入射光的偏振非常重要。在以前的例子里，光的散射是在入射光的偏振平面內(nèi)進(jìn)行測(cè)量的。粒子尺寸在5μm時(shí)的散射情況類似；而具有偏振現(xiàn)象，粒子尺寸在0.3μm時(shí)的散射情況有很大不同。由于用對(duì)數(shù)表示，變化不到十倍的，都看不到了。
散射光的強(qiáng)度隨著頻率的改變而變化：較短的波長(zhǎng)意味較強(qiáng)的散射。在其他條件都相同的情況下，藍(lán)光的散射強(qiáng)度大約是紅光的10倍。大部分粒子計(jì)數(shù)器采用的都是近紅外或紅色激光；直到最近，這還都是最符合經(jīng)濟(jì)效益的選擇。藍(lán)色氣體和半導(dǎo)體激光器價(jià)格都很貴；而且半導(dǎo)體激光器的使用壽命也很短。

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