光學(xué)粒子計(jì)數(shù)器是利用丁達(dá)爾現(xiàn)象(Tyndall Effect)來檢測粒子。丁達(dá)爾效應(yīng)是用John Tyndall的名字命名的[1],通常是膠體中的粒子對(duì)光線的散射作用引起的。一束明亮的光照在空氣或霧中的灰塵上,所產(chǎn)生的散射就是丁達(dá)爾現(xiàn)象。
Z'z~40Bda 當(dāng)折射率變化時(shí),光線就會(huì)發(fā)生散射。這就意味著在液體中,汽泡對(duì)光線的散射作用和固體粒子是一樣的。米氏理論(Mie Theory)描述了粒子對(duì)光的散射作用。
,@*`2I>` Lorenz-Mie-Debye理論最早由Gustav Mie提出[2、3],它描述了光是如何朝各個(gè)不同方向散射的。具體的散射情況決定于介質(zhì)的折射率、粒子對(duì)光的散射作用、粒子的尺寸和光的波長。具體介紹米氏理論的細(xì)節(jié)超出了本文的范圍;但是,有很多公共領(lǐng)域的應(yīng)用都可以用來驗(yàn)證光是如何散射的[4]。
@;@Wt`(2a 光的散射情況會(huì)隨著粒子尺寸的變化而變化。在粒子計(jì)數(shù)器中,米氏理論最重要的結(jié)果以及它對(duì)光散射的預(yù)測都與之相關(guān)。當(dāng)粒子尺寸比光的波長要小得多的時(shí)候,光散射主要是朝著正前方(圖1a)。而當(dāng)粒子尺寸比光波長要大得多的時(shí)候,光散射則主要朝直角和后方方向散射(圖1b)。
1_.#'U> %epK-q9[ {:9P4<%H 圖1光的散射與粒子尺寸的關(guān)系
jj 9eFB W'9=st' 圖2 垂直平面的散射作用