光散射法工作原理 - 測量空氣中可吸入顆粒物

 近年來，利用光與微小顆粒作用時(shí)發(fā)生散射現(xiàn)象研制出各種能定量測定量煙塵和可吸入顆粒的分析儀器。如圖1所示為用于Dustmate可吸入煙塵分析儀中的光散射檢測器^[8]。它采用由激光二極管發(fā)出的激光光源，經(jīng)聚焦的光束沿x方向穿過一個(gè)三維檢測腔。在該三維檢測腔交匯處，被測試樣由z方向?qū)耄⑴c激光光束發(fā)生作用，使部分光產(chǎn)生散射。未散射的光沿原方向投射在黑體上被吸收，而散射光的方向被改變，其中一部分經(jīng)由y方向射到一個(gè)光度計(jì)，由光度計(jì)測量其光通量，其余散射光被黑體吸收。途經(jīng)三維檢測腔交匯處的試樣由真空泵抽出。
  用光散射法檢測可吸入煙塵的是一個(gè)很復(fù)雜的過程。有二個(gè)因素制約著它的測量精度。一是采樣過程。空氣中塵埃顆粒大小可從100微米，研究表明，經(jīng)采樣器和氣路實(shí)際能進(jìn)入檢測腔的塵埃是一個(gè)與顆粒形狀，大小，進(jìn)氣口處空氣流速與采樣氣流流速的比率，氣樣渦流和進(jìn)氣口導(dǎo)向有關(guān)的復(fù)雜函數(shù)。表1顯示了顆粒大小及其能到達(dá)檢測腔的關(guān)系。

從上表中可知，大于50微米的顆粒幾乎是不可能到達(dá)檢測處，除非使用特殊的可控制和選擇顆粒大小的進(jìn)氣口。第二個(gè)因素是被顆粒散射的光密度與顆粒的形狀，大小和折射率有關(guān)。直徑在0.1 – 10微米之間的顆粒可獲得比其他顆粒大得多的散射效果^[8] ，如圖2所示。因此，目前使用光散射原理的檢測器，比較適用于對0.1 – 10微米之間的可吸入顆粒的測量。

圖2：散射光光密度與顆粒大小的關(guān)系