消光法是光散射顆粒測(cè)量技術(shù)中的一種,又稱濁度法。消光法的基本原理是,當(dāng)光束穿過一含有顆粒的介質(zhì)時(shí),由于受到顆粒的散射和吸收,使得穿過介質(zhì)后的透射光強(qiáng)度受到刺激,其衰減程度與顆粒大小和數(shù)量濃度有關(guān),這就為顆粒測(cè)量提供了一個(gè)尺度。與散射光能顆粒的測(cè)量方法顯著不同的是,消光法測(cè)量時(shí)所接收的不是顆粒的散射光,而是非散射光,所以光強(qiáng)較強(qiáng)。光源大都采用白光而不是單色激光,此外,除顆粒粒徑外,消光法還能同時(shí)測(cè)得顆粒的濃度,與其他光散射方法相比,這是它的一個(gè)突出特點(diǎn)。
消光法的原理簡(jiǎn)單,測(cè)量方便,對(duì)顆粒計(jì)數(shù)器設(shè)備的要求較低,測(cè)量范圍相對(duì)較寬,下限為數(shù)十個(gè)納米,上限為十微米左右,測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確,重復(fù)性好,測(cè)量速度快,因此該方法不僅在膠體化學(xué),高分子化學(xué)以及分析化學(xué)等實(shí)驗(yàn)室分析中得到了廣泛應(yīng)用,還在在線測(cè)量中得到越來越多的應(yīng)用,如對(duì)高分子聚合過程的測(cè)量和監(jiān)控,內(nèi)燃機(jī)排氣中固體微粒粒徑的測(cè)量,大型火力發(fā)電廠和原子能電廠中蒸氣濕度和水滴直徑的測(cè)量,煙塵排放濃度的監(jiān)控等。
影響測(cè)量精度的因素
影響濁度法測(cè)量精度的因素主要有:折射率,光波長(zhǎng),光強(qiáng)信號(hào),顆粒濃度一級(jí)反演運(yùn)算算法的優(yōu)劣。
1、折射率
折射率不同時(shí),相同大小顆粒的消光系統(tǒng)相差很大,因而必將影響到最后測(cè)量結(jié)果。物質(zhì)的折射率一般是光波長(zhǎng)的函數(shù),在用多個(gè)波長(zhǎng)測(cè)量時(shí),為得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果,應(yīng)考慮這種變化,但這類數(shù)據(jù)很難得到。這時(shí),可用對(duì)應(yīng)于中間波長(zhǎng)的折射率代入進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。分析表明,由此產(chǎn)生的誤差并不大。
2、光波長(zhǎng)
光波長(zhǎng)偏差對(duì)測(cè)量結(jié)果誤差影響較小,數(shù)據(jù)處理時(shí)一般允許波長(zhǎng)計(jì)算值與實(shí)際值的偏差不大于±10nm,這對(duì)大多數(shù)光學(xué)系統(tǒng)均不難達(dá)到。
3、光強(qiáng)信號(hào)
在測(cè)量入射光強(qiáng)和投射光強(qiáng)時(shí),不可避免的產(chǎn)生一定誤差,原因主要有光源不夠穩(wěn)定、光學(xué)元件表面受到污染、外界雜散光對(duì)光敏探測(cè)元件的干擾、AD數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)精度等。消光值的偏差應(yīng)小于1%,否則,測(cè)量結(jié)果的誤差將有可能大于10%
4、濃度
濁度法的理論基礎(chǔ)是Mie散射理論,是在不相關(guān)的單散射前提條件下成立的。若顆粒濃度過高,將會(huì)造成復(fù)散射現(xiàn)象,為此在應(yīng)用消光法測(cè)量顆粒時(shí)應(yīng)控制被測(cè)顆粒的濃度或濁度,使之滿足不相干單散射的條件。一般用消光值或遮光率作為測(cè)量時(shí)濃度控制的指標(biāo),OB值得范圍應(yīng)在0.05-0.5之間,以0.3左右為宜,過大或過小均會(huì)增大測(cè)量誤差。