14981.基于偏振特性的粒子形態(tài)識別方法研究

1、基于偏振特性的粒子形態(tài)識別方法研究ResearchonDiscriminationMethodReseafor10rMorphologyofParticlesBasedonPolarizationCharacteriStiCS領域：光學工程研究生：翟夢冉指導教師：張紅霞副教授企業(yè)導師：陳家田高級工程師天津大學精密儀器與光電子工程學院二零一五年十二月一令一血，牛_廣一月摘要日常生產和生活中廣泛存在著微小顆粒的集合，即粒子場。對于粒子場中粒

2、子特性的檢測為大氣監(jiān)測、微生物研究以及工業(yè)制備等領域的發(fā)展提供了有力支撐。粒子的形態(tài)是粒子特性的重要指標之一，本論文將粒子劃分為均勻球形粒子、非均勻粒子和均勻非球形粒子，基于經(jīng)典電磁理論和有限元分析法，分別建立了粒子散射模型，研究了粒子形態(tài)與粒子散射光偏振特性的關系，利用幾何近似模型直觀的揭示了粒子散射光偏振態(tài)改變的原因。與傳統(tǒng)散射模型不同，當線偏振光沿任意方向入射到任意取向的非球對稱粒子(以橢球粒子為例)時，本論文綜合考慮到波方程的求

3、解和實際觀測的需要，進行了絕對坐標系與粒子坐標系參數(shù)的變換，提出絕對坐標系下粒子散射光場分布的計算方法。利用建立的散射模型對球形粒子、非均勻包覆粒子和均勻橢球粒子的散射光特性進行了模擬，驗證了散射模型的適用性。通過對比三種不同種類粒子散射光偏振特性的差異，提出多相分散系中基于偏振特性的單粒子形態(tài)識別方法。以干涉粒子成像(IPI)系統(tǒng)中的條紋作為參照，進行了球形粒子和橢球粒子散射光偏振特性差異的實驗驗證。本論文的工作對于粒子場中粒子形態(tài)的

4、識別具有重要意義。本文的主要工作有：1建立均勻球形粒子散射模型，模擬球形粒子散射光強分布，所得結果與Mie散射結果進行對比，驗證模型適用性，分析球形粒子散射光的偏振特性。2以包覆粒子為例，分析折射率非均勻粒子散射光的偏振特性。建立球形包覆粒子散射模型，模擬散射光特性，所得結果與AdenKerker散射結果進行對比，驗證模型的適用性，分析球形包覆粒子散射光的偏振特性。3以橢球粒子為例，分析非球形均勻粒子的偏振特性。建立粒子坐標系下的散射模

5、型，模擬橢球粒子散射光特性，所得結果與AsanoS散射理論結果進行對比，驗證模型適用性。進行絕對坐標系與粒子坐標系的參數(shù)變換。提出利用粒子散射光偏振特性區(qū)分球形粒子和橢球粒子的方法。4制備用于偏振特性實驗的橢球粒子樣品。將偏振器件與傳統(tǒng)干涉粒子成像(IPI)系統(tǒng)相結合，搭建用于檢驗球形粒子散射光偏振態(tài)保持特性和非球形粒子散射光偏振態(tài)改變特性的實驗光路系統(tǒng)。以IPI系統(tǒng)中的條紋作為參照，進行球形粒子和橢球粒子散射光偏振特性差異的實驗，驗證