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0756-8629811
張晨雨1,2，呂且妮1,2 ，張福根3,*
1.天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院，天津 300072；
2.光電信息技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300072；
3.珠海真理光學(xué)儀器有限公司，廣東 珠海 519100
摘要正文：在基于靜態(tài)光散射原理的粒度測量中，反演計(jì)算所用的顆粒折射率數(shù)值的性直接影響測量結(jié)果的性[1,2]。本文定量研究顆粒折射率的誤差對粒度測量性的影響。采用的研究方法是：以計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬為手段，設(shè)置多組不同折射率及粒度分布的樣品，計(jì)算相應(yīng)的散射光能分布，然后用有誤差的折射率數(shù)值，對散射光能分布數(shù)據(jù)進(jìn)行反演計(jì)算，得出粒度分布，再考察反演得到的粒度分布（稱為“測量值”）與原始粒度分布（稱為“實(shí)際值”）之間的誤差。本文假設(shè)粒度分布的測量值與實(shí)際值的D10、D50和D90的相對誤差分別不超過2%、1%和2%是可以接受的，通過數(shù)值模擬得出各種實(shí)際折射率下可接受的顆粒折射率取值的容忍區(qū)間(Refractive Index Tolerance Interval，RITI)。此處，RITI是指一個包含了顆粒折射率實(shí)部實(shí)際值的連續(xù)區(qū)間[ma, mb]，在該區(qū)間內(nèi)，相對折射率實(shí)部mr取任意值，粒度分布的測量值相對實(shí)際值的誤差都在上述可接收的范圍內(nèi)。
在本研究中，假設(shè)散射光的偏振方向垂直于散射面，散射角接收范圍為0.1°~173°，代表粒徑范圍為0.01~140μm。設(shè)定顆粒的相對折射率實(shí)部范圍為1.01-2.90。若以水1.333為分散介質(zhì)，則此處設(shè)定的折射率實(shí)部的絕.對值為1.347到3.866，可覆蓋絕大部分固體物質(zhì)[3]。參考實(shí)際的粒度測量操作，折射率虛部取0、0.01、0.1或者1[4]。設(shè)置RR分布模型中分布參數(shù)k=20的不同D50的樣品，進(jìn)行折射率容忍區(qū)間分析，得到以下結(jié)論：
在實(shí)際粒度測量中，若折射率未知，但估計(jì)吸收系數(shù)[5]和粒徑范圍滿足上述條件，就可取一個較大的折射率實(shí)部值（例如2），仍然可得到性可接受的粒度測量結(jié)果；如果吸收系數(shù)和粒徑未達(dá)到上述條件，就有必要先設(shè)法獲得顆粒折射率的數(shù)值，其值在容忍區(qū)間內(nèi)時，可得到性可接受的粒度測量結(jié)果。
關(guān)鍵詞：粒度測量；Mie散射理論；顆粒折射率
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