微小顆粒懸浮液的單次散射和漫散射光譜特性分析.pdf

1、在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，微小顆粒懸浮液常用來模擬生物組織。研究微小顆粒懸浮液對光的單次散射特性和漫散射特性對獲悉顆粒特征和光在介質(zhì)中傳輸規(guī)律具有重要意義。在通常的單次散射光譜技術(shù)中，一般需要對顆粒溶液進行稀釋處理，針對如何測量原始濃度的顆粒懸浮液的單次散射信息和漫散射信息，本文提出一種基于偏振彈性散射光譜技術(shù)的實驗方法，采用偏振光入射，根據(jù)散射光的偏振態(tài)不同分離出顆粒的單次散射信息和漫散射信息。
　　漫散射信息對應(yīng)光在介質(zhì)中的多次散射和吸

2、收過程，漫散射光程通常大于直線空間距離。根據(jù)已有研究，當(dāng)固定光源-探測點距離時，光在均勻介質(zhì)內(nèi)傳輸路徑呈香蕉型，不同角度出射的漫散射光對應(yīng)不同的傳輸深度。針對平均程長與漫散射光角度的對應(yīng)關(guān)系，本文進行了實驗驗證和蒙特卡洛模擬。
　　本文首先設(shè)計了基于共軛離軸拋物面反射鏡多角度獲取單次散射光譜的實驗系統(tǒng)，對稀釋過的微米顆粒懸浮液進行多角度光譜測量并與 Mie散射理論進行對比。然后基于偏振彈性散射光譜技術(shù)設(shè)計了一個共軸籠式光學(xué)系統(tǒng)，對

3、原始濃度的微米顆粒溶液進行不同偏振態(tài)的光譜測量。從分離得到的單次散射光譜分析顆粒尺寸，然后在顆粒尺寸已知的條件下分析漫散射光譜得到顆粒數(shù)濃度。最后基于共軛離軸拋物面反射鏡系統(tǒng)獲取了原始濃度的納米顆粒懸浮液不同角度的漫散射光信息，根據(jù)吸收光譜計算得到不同角度的漫散射光對應(yīng)的光子平均遷移程長，并與蒙特卡羅模擬結(jié)果進行對比。
　　通過偏振彈性散射光譜實驗分析得到的顆粒的尺寸和濃度信息較為準確，該方法有望應(yīng)用于顆粒溶液產(chǎn)品的在線實時檢測；