Mie氏散射理论的实验研究

 众所周知，Mie氏散射理论主要用于从亚微米至微米的尺寸段，在微米以下至纳米的光散射则近似为形式更明晰简单的瑞利散射定律，而对大于微米至毫米的大粒子则近似为意义明确的夫琅和费衍射规律。用这些定律可成功解释各类散射现象，并指导颗粒的粒度分布的测试技术，Mie氏散射理论是对处于均匀介质中的各向均匀同性的单个介质球在单色平行光照射下的Maxwell方程边界条件的严格数学解，它是目前颗粒测试中的主流理论。

下面我们在分析外颗粒散射理论和测试技术基础上设计了一套采用光子技术测量亚微米量级颗粒散射信息的实验系统来对Mie氏散射理论进行更加深入的研究。为了将亚微米乃至纳米范围内的颗粒更加地测量其粒径大小，实验中采用光子技术，合理地设计样品池与入射光之间的角度，很好地提高了实验精度，得到与Mie 理论吻合较好的结果,并创新提出采用光纤探头结合光电倍增管与光子计数器作探测器的粒度仪,较有限环靶更好地适用于亚微米颗粒的粒度测试,并可更好的和计算机接口,提高测试水平，从而大大提高了小颗粒粒度测量的分辨能力,并在此基础上探测性地研究新一代亚微米颗粒检测仪器。

该研究采用高时空分辨率观测技术，以物理模拟结合实验测量为主要研究手段。采用He-Ne激光光源照射到均匀分散的颗粒上，用光纤接受散射信号，通过光电倍增管将散射信号放大后，用光子计数器来测量激光作用下各微粒的散射信息。通过对散射信号的分析计算，可得到所测场中颗粒物理参数的定量结果。