· 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(xué)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(xué)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(yīng)用。
· 光學(xué)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(dāng)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(lǐng)域應(yīng)用4 怎樣光驅(qū)散。
就微粒柜臺狀況, Mie 理論zui重要的結(jié)果和怎么它預(yù)言光散射與怎樣關(guān)系驅(qū)散隨顆粒大小變化。當(dāng)微粒比光波長小, 光驅(qū)散主要在向前方向(參見圖1a) 。當(dāng)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(jī)。
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(biāo)度掩藏所有變異比因素10 。
相當(dāng)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(lán)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(lán)色氣體和半導(dǎo)體lasers 是昂貴的; 半導(dǎo)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(shè)計; 氣流、laser, 和匯集光學(xué)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(xué)收集和被聚焦光電探測器, 轉(zhuǎn)換光成電壓信號被放大和被過濾。信號隨后被轉(zhuǎn)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(dǎo)體lasers 被發(fā)展了。雖然非常昂貴起初, 當(dāng)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(dǎo)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(dǎo)體lasers 。5 個氣體lasers 是能導(dǎo)致強(qiáng)烈單色和有時甚而被對立的光。氣體laser 引起一條被瞄準(zhǔn)的高斯射線并且半導(dǎo)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(rèn)省略產(chǎn)品或構(gòu)想光學(xué)昂貴和復(fù)雜系列補(bǔ)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(yīng)用由運用長的軸獲得更好的領(lǐng)域覆蓋面。
總之, HeNe laser 的產(chǎn)品沒 “準(zhǔn)備好使用,” 需要另外的光學(xué)。引起射線相似與HeNe laser, 光從半導(dǎo)體laser 必須被聚焦通過透鏡; 這導(dǎo)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(dǎo)體lasers 更喜歡的選擇為微粒柜臺。
在要求高敏感性的應(yīng)用, HeNe lasers 可能被使用在一個開放洞方式導(dǎo)致許多瓦特力量(參見圖4) 。6由于樣品通過通過光學(xué)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(hù)洞 “Q” 因素) 。
入口噴氣機(jī)
樣品入口對微粒柜臺充當(dāng)在微粒柜臺的決議的一個關(guān)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(jī)平的樣式激光束典型地是一條狹窄的線在軸和噴氣機(jī)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(jī)的軸。微粒通過激光非常狹窄, 強(qiáng)烈的板料。
各類型噴氣機(jī)有它的好處和不利??諝鈴囊患芷降膰姎鈾C(jī)行動在相當(dāng)一致的速度和通過通過激光束結(jié)果的zui強(qiáng)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(jī)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(jī)是更加復(fù)雜和昂貴的制造, 并且對準(zhǔn)線與laser 疑難。
更加簡單的圓的噴氣機(jī), 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(dāng)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(jī)。不利對圓的噴氣機(jī)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(xué)
微粒驅(qū)散光四面八方, 主要在向前方向。當(dāng)微粒變得更大, 更多光驅(qū)散落后和直角。匯集光學(xué)聚集和聚焦光探測器, 避免laser 干涉。
匯集光學(xué)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(dāng)基礎(chǔ)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(xué)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。