透射光能颗粒测量技术
消光法是光散射颗粒测量技术中的一种,又称浊度法。消光法的基本原理是,当光束穿过一含有颗粒的介质时,由于受到颗粒的散射和吸收,使得穿过介质后的透射光强度受到刺激,其衰减程度与颗粒大小和数量浓度有关,这就为颗粒测量提供了一个尺度。与散射光能颗粒的测量方法显著不同的是,消光法测量时所接收的不是颗粒的散射光,而是非散射光,所以光强较强。光源大都采用白光而不是单色激光,此外,除颗粒粒径外,消光法还能同时测得颗粒的浓度,与其他光散射方法相比,这是它的一个突出特点。
消光法的原理简单,测量方便,对颗粒计数器设备的要求较低,测量范围相对较宽,下限为数十个纳米,上限为十微米左右,测量结果准确,重复性好,测量速度快,因此该方法不仅在胶体化学,高分子化学以及分析化学等实验室分析中得到了广泛应用,还在在线测量中得到越来越多的应用,如对高分子聚合过程的测量和监控,内燃机排气中固体微粒粒径的测量,大型火力发电厂和原子能电厂中蒸气湿度和水滴直径的测量,烟尘排放浓度的监控等。
影响测量精度的因素
影响浊度法测量精度的因素主要有:折射率,光波长,光强信号,颗粒浓度一级反演运算算法的优劣。
1、折射率
折射率不同时,相同大小颗粒的消光系统相差很大,因而必将影响到最后测量结果。物质的折射率一般是光波长的函数,在用多个波长测量时,为得到准确的测量结果,应考虑这种变化,但这类数据很难得到。这时,可用对应于中间波长的折射率代入进行数据处理。分析表明,由此产生的误差并不大。
2、光波长
光波长偏差对测量结果误差影响较小,数据处理时一般允许波长计算值与实际值的偏差不大于±10nm,这对大多数光学系统均不难达到。
3、光强信号
在测量入射光强和投射光强时,不可避免的产生一定误差,原因主要有光源不够稳定、光学元件表面受到污染、外界杂散光对光敏探测元件的干扰、AD数据采集系统精度等。消光值的偏差应小于1%,否则,测量结果的误差将有可能大于10%
4、浓度
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浊度法的理论基础是Mie散射理论,是在不相关的单散射前提条件下成立的。若颗粒浓度过高,将会造成复散射现象,为此在应用消光法测量颗粒时应控制被测颗粒的浓度或浊度,使之满足不相干单散射的条件。一般用消光值或遮光率作为测量时浓度控制的指标,OB值得范围应在0.05-0.5之间,以0.3左右为宜,过大或过小均会增大测量误差。
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