粒子計數器的構造（zào）技術是什麽?

2015-02-16 16:09:03 admin

粒子計（jì）數器的構造技術是什麽?

在（zài）傳（chuán）感器的出口處有一個真空（kōng）裝置，把空氣經過傳感器抽走。而空氣中的粒（lì）子（zǐ）則將激光（guāng）散射。散射光又（yòu）會被後麵的聚光鏡聚焦到光學（xué）探測器上，隨後把光轉換成電壓信號，並且進行放大和（hé）濾波。此後，這個信號從模擬的轉換成數字信號，並且由微處理器對它進行（háng）分類（lèi）。微處理器也會通過接口將計數器連（lián）接到控製數據（jù）收集係統上。
　　
　　激光
　　
　　氣體激光（guāng）器發明於1960年，而半導體激（jī）光器（qì）發明於1962年（nián）。開始時這些（xiē）激光（guāng）器很貴，但是隨著它們變成具有經濟效益時，在（zài）粒（lì）子計數器中，就（jiù）用氣體激光取代了白（bái）光（guāng）。而到了20世紀80年代末，在絕大多（duō）數場合下，更便宜的半導（dǎo）體激光器又取（qǔ）代了氣體激光器。
　　
　　用於粒子計數的激光（guāng）器有兩種：一種是氣體激光器，如氦氖（HeNe）激光器和氬離子（argon-ion）激光器；另外就（jiù）是半導體激光器[5]。氣體激光（guāng）器能夠生產強烈的單色光，有時甚至是偏振光。氣體激光器產生準直高（gāo）斯光束，而半導體激光器（qì）則產生出一個小（xiǎo）的發散點光源，通常發散（sàn）光有兩個不同的軸，並且總是出（chū）現多種模式。由於發散光具有多軸性，半導體激光器通常都有一個橢圓形的輸出，這帶來了一（yī）定的挑戰，也帶來了一定的（de）優勢（shì）。不同軸的散射光意味著要麽勉強接受這一（yī）橢圓形的（de）輸出，要麽設計一套複雜而昂貴的光學鏡來做補償。另（lìng）一方麵，橢圓光束很適合用於某些應用，利用（yòng）長軸，可以（yǐ）得到更好的覆蓋範圍。
　　
　　總之，氦（hài）氖激光器（qì）的輸出“直接可用”，無需增加任何光學元件（jiàn）。要想產生（shēng）類似於氦氖（nǎi）激光器的光束，從半導體激光器出來的光必（bì）須經過透鏡（jìng）聚焦，這（zhè）會導致光能的損耗（hào）。但是，半導體激光器的成本低、體積小、工作電壓低、功（gōng）耗小，成為粒子（zǐ）計數器的最佳選擇。
　　
　　在要求高靈敏度的應用中，氦（hài）氖（nǎi）激光器可以用於開（kāi）式腔模式[6]，產（chǎn）生很大的功率。因為樣本要通過光學空腔諧振器，當粒子濃（nóng）度較高時，激光會中（zhōng）斷（無法維（wéi）持“Q”因子），所以此時這種類型的激（jī）光不適用。
　　
　　入口噴嘴
　　
　　進（jìn）入粒子計（jì）數器的入口樣本對計數器的分（fèn）辨（biàn）率起著至關重要的作用。入口（kǒu）有兩種類（lèi）形：一種是扁平的（寬10mm，高0.1mm），另一種是內徑為2-3mm的圓形。入口噴嘴為扁平的時，通常激光束是一條與噴嘴同軸的窄線。
　　
　　而入口噴（pēn）嘴為（wéi）圓形（xíng）時，激光束則通常與入射口的軸線大致成直角。粒子會通過一個非常狹窄，強度很高的激光麵。
　　
　　每種類型的噴嘴各有優缺點。扁平噴嘴出來的氣流（liú）速度（dù）相當均勻，它通（tōng）過激光束中最強而且最（zuì）均勻的部分（fèn），因此精度最高。
　　
　　但是，扁平噴嘴的橫截麵小，意味著（zhe）要求真空度高於圓形噴嘴，這樣會增（zēng）加能耗（這點非常重（chóng）要，特別是在采用電池供電時）。扁平噴（pēn）嘴的製（zhì）造比較複雜，價格也較高，而且它和激光之間的配合也是（shì）一個問題（tí）。
　　
　　圓形噴（pēn）嘴（zuǐ）比較簡單（dān），因（yīn）為它的橫截麵較大，對於速度相同的氣流，對真（zhēn）空度的要求也較低，所以當空氣吸入時，能耗也較小。相對於扁平噴嘴，氣（qì）流速度（dù）較低意味著每個粒子散射的光也更多（duō）。圓形噴嘴（zuǐ）的缺點（diǎn）在於它會降低氣流的均勻性，而且激光束的功（gōng）率不是（shì）均勻的；光束會變粗，因而精度較低。