空氣中的微粒在光的照射下會發(fā)生散射,這種現(xiàn)象叫光散射。光散射和微粒大小、光波波長、微粒折射率及微粒對光的吸收特性等因素有關。但是就散射光強度和微粒大小而言,有一個基本規(guī)律,就是微粒散射光的強度隨微粒的表面積增加而增大。這樣只要測定散射光的強度就可推知微粒的大小,就是光散射式粒子計數(shù)器的基本原理。
實際上,每個粒子產生的散射光強度很弱,是一個很小的光脈沖,需要通過光電轉換器的放大作用,把光脈沖轉化為信號幅度較大的電脈沖,然后再經過電子線路的進一步放大和甄別,從而完成對大量電脈沖的計數(shù)工作。此時,電脈沖數(shù)量對應于微粒的個數(shù),電脈沖的幅度對應于微粒的大小。
上圖表示了塵埃計數(shù)器的具體工作原理:來自光源的光線被透鏡組1聚焦于測量腔內,當空氣中的每一個粒子快速地通過測量腔時,便把入射光散射一次,形成一個光脈沖信號。這一光信號經過透鏡組2被送到光檢測器,正比地轉換成電脈沖信號,再經過儀器電子線路的放大、甄別,揀出需要的信號,通過計數(shù)系統(tǒng)顯示出來。
需要指出的是,雖然儀器稱為“計數(shù)器”,但是儀器分辨微粒大小的能力更為重要。因為電脈沖的計數(shù)很簡單,而判斷粒子的大小非常重要。
1 光源
光源是塵埃計數(shù)器的關鍵部件,對儀器的性能影響很大。光源要求穩(wěn)定性高、壽命長、不受干擾。
光源有普通光源和激光光源兩種。普通光源為碘鎢燈,體積大、發(fā)熱量高、壽命短,開機后需要預熱。激光光源為激光器,體積小、穩(wěn)定性高、壽命長,常與檢i貝0腔及光檢測器做成一體,組成傳感器。常見的激光光源有HeNe激光器、激光二極管。