光散射技术的应用.docx

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1、引言随着科技的进步，高分子材料在化工产品生产、医学药品研发、环境治理等领域被广泛应用。为了保证高分子材料性能满足需要，利用微粒检测技术对高分子材料进行性能监测分析。目前，国内外发展了很多微粒检测的方法和仪器，特别是光散射技术，由于其具有测量精度高和速度快的优点而得到广泛的应用。利用光散射技术可对高分子稀溶液中均方旋转半径及、重均分子量MQ均方旋转半径R8、第二维里系数Az等参数进行测量。Dataana1.ysis图动态光散射纳米粒度仪光放射柢述所谓光散射现象，就是当入射光通过不均匀介质时，部分光会因为介质的反射改变方向，没有沿入射光方向进行传播波的楣加可以对光散射现象作出解释：入射光碰到介质中

2、的粒子后被改变方向，此时该粒子能被看作发射次波的波源。若介质是均匀的，次波与入射方向的光波相福加产生干涉相长现象，而次波与其余方向的光波相叠加产生干涉相消现象：若介质是不均匀的，次波段加不会出现相干性，这是因为光波的相位无固定规律，光发射出的方向也会无规律，不会沿入射光方向传播O总之，光散射现象产生的原因是介质中的分子或原子或微粒改变了入射光的频率、空间分布以及偏振态。影响光散射现彖的因素主要有两种：介质中微粒的特性和光源的性质同种光源的光穿过不同种类的介质，会产生不同的散射现象；即使光穿过通过的介质种类相同，但介质形态不同，也会产生不同的光散射现象。人们通过利用光散射现象自身独特的技术优势来

3、研究物质的参数特性，因此产生了光放射技术.光散射理论基础03当入射光射入均匀介质中时，其光线只会沿岩折射方向传播.这是因为均匀介质中，在非折射光的方向上干涉几乎没有，所以不发生.散射，严格的光散射电磁场理论是利用光的电/波性质，应用麦克斯韦方程对散射颗粒形成的边界条件求解.得到振幅和散射函数。麦克斯韦方程组光在介质中传播严格按照麦克斯韦电磁场方程，其微分方程如卜.式：VE=-0-t。=Q8=0NXH=T其中，D表示电位移矢知，E是电场的强度，B是磁感应的强度，H是亥场的强度，这4个物理量表示出了空间电磁场情况。P表示电荷的密度，J表示传导电流的密度。在光的传播过程，光经常是在不同介质的分界面上

4、传播，这会导致介质的物理性质发生改变，主要是因为在电磁场极化作用下介质的分界面出现r束缄电荷和束缚电流，这时可得到卜.式：(D-D2)=,n(E1-E2)=01/7(B1-B2)=0,n(H1-H2)=其中，n表示界面法向单位矢量，6表示面电荷密度，表示线电荷密度。光波与介质相互作用光波与介质作用分两种情况：1)非耗散介质2)耗散介质光散射应用04街射散射法Mie散射理论因其适用性好而被人们经常用来研究光散射，但它也存在一些缺点:其理论公式推导相当繁琐以及运算相当笑杂。为解决Mie敢射理论的缺点，使研究光散射等能够处理方便，提出了Mie理论的近似值。例如研究出了比Mie散射数学模型计算简单的夫

5、琅禾费衍射近似理论.夫琅禾费衍射近似理论是指在颗粒直径远小于光波波长的情况卜.，以入射方向为基准的一个上卜浮动角度较小范围内，衍射光是主导地位，为f计算方便可以忽略颗粒对光的折射和反射作用，此时应该用大维末费衍射理论来近似来分析微粒对光的散射，可以大大地简化计算的兔杂度.利用衍射敢射法，对于光散射的测量设备设计将变的简单，而且对光散射测得数据处理起来也很方便。角散射法向散射法，是指被测颗粒与入射光接触后，光被颗粒折射、反射后使多个角度都出现散射信号，对这些信号进行接收做进一步的计算处理，得到被测散射体所需的特性参数。角散射法主要有两方面的应用：一方面用于分析散射微粒的特性，另一方面用丁估计散时

6、颗粒数的值“角散射法是基丁当前在光散射理论方面适用性最强的Mie理论，微粒使用向散射法，其粒径范困要求约051000微米。因角散射法对微粒粒径的大小耍求范围广，使其在许多领域得到广泛应用，如时高分子材料的生产加工、环境空气的保护、气象监测等。全散射法对于光的非敌射部分我们常用全散射法来测量，光的非散射部分是指入射光强进入介质后被放射去一部分光信号和吸收掉一部分光信号，最后留下的透射光部分。入射光信号进入介质后强度会因颗粒散射进行衰减，其衰减量的大小由散射体的粒径决定，通过这种现以科学家认为可以通过对入射光的衰减址的研究来获取收射颗粒的一些重要相关信息。全散射法的研究起步相对较早，国外在20世纪40年代就有科研人员开始研究全放射法。动态光散射法动态光散射法是用来对纳米颗粒参数特性进行检测，该项检测技术也常被称为光子相关光谱法。动态光散射法对纳米颗粒进行检测的原理是：由于颗粒在光照条件卜.会产生布朗运动，造成散射光强度不停地发生改变，通过研究散射光强的变化与时间关系，研究者就能得到被测颗粒的特性参数。激光全息测量法全息测量法从原理上描述是其利用光的干涉和衍肘特性来测量得到微粒立体参数的一项技术。