粒子计数器发生原理

　　hbzhan内容导读：粒子计数器是利用丁达尔现象（TyndallEffect）来检测粒子。丁达尔效应是用JohnTyndall的名字命名的[1]，通常是胶体中的粒子对光线的散射作用引起的。一束明亮的光照在空气或雾中的灰尘上，所产生的散射就是丁达尔现象。
　　
　　当折射率变化时，光线就会发生散射。这就意味着在液体中，汽泡对光线的散射作用和固体粒子是一样的。米氏理论（MieTheory）描述了粒子对光的散射作用。
　　
　　Lorenz-Mie-Debye理论zui早由GustavMie提出[2、3]，它描述了光是如何朝各个不同方向散射的。具体的散射情况决定于介质的折射率、粒子对光的散射作用、粒子的尺寸和光的波长。具体介绍米氏理论的细节超出了本文的范围；但是，有很多公共领域的应用都可以用来验证光是如何散射的[4]。
　　
　　光的散射情况会随着粒子尺寸的变化而变化。在粒子计数器中，米氏理论zui重要的结果以及它对光散射的预测都与之相关。当粒子尺寸比光的波长要小得多的时候，光散射主要是朝着正前方（图1a）。而当粒子尺寸比光波长要大得多的时候，光散射则主要朝直角和后方方向散射（图1b）。


　　
　　光可以看做是沿着传播方向进行垂直振荡的波。这一振荡方向就是所谓的偏振。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内进行测量的。
　　
　　粒子尺寸在5μm时的散射情况类似（图2a）；而具有偏振现象，粒子尺寸在0.3μm（图2b）时的散射情况有很大不同。由于用对数表示，变化不到十倍的，都看不到了。
　　
　　散射光的强度随着频率的改变而变化：较短的波长意味较强的散射。在其他条件都相同的情况下，蓝光的散射强度大约是红光的10倍。大部分粒子计数器采用的都是近红外或红色激光；直到zui近，这还都是zui符合经济效益的选择。蓝色气体和半导体激光器价格都很贵；而且半导体激光器的使用寿命也很短。