ما هو حد اختبار محلل حجم جسيمات الليزر؟

مبدأ قياس حجم الجسيمات لحجم جسيمات الليزر محلل هي نظرية تشتت MIE. مآي إي تصف نظرية التشتت بدقة باللغة الرياضية الجسيمات الكروية ذات حجم الجسيمات d مع معامل الانكسار n وامتصاصية m. تحت إشعاع الضوء أحادي اللون مع الطول الموجي ẫ، تختلف شدة الضوء المتناثر باختلاف زاوية التشتت θ كوظيفة التوزيع المكاني. وتسمى هذه الوظيفة أيضًا طيف التشتت. يمكن أن نستنتج أنه كلما كان الجسيم أكبر، كان الانتثار الأمامي أقوى وكان الانتثار الخلفي أضعف. مع انخفاض حجم الجسيمات، يضعف التشتت الأمامي ومن ثم يصبح التشتت أقوى. الرسم البياني الشكل 2 عبارة عن رسم تخطيطي لأطياف التشتت للجزيئات الكبيرة والمتوسطة والصغيرة ذات الطول الموجي كمقياس. محلل حجم الجسيمات بالليزر هو اختبار توزيع شدة الضوء المتناثرة للجسيمات (في الإحداثيات القطبية) من خلال مجموعة من أجهزة الكشف الضوئية الموضوعة في زوايا تشتت مختلفة، وذلك لتحديد حجم الجسيمات. يتميز طيف التشتت هذا بخصائص التوزيع المستقر لجزيئات معينة في الفضاء، لذلك تسمى الأداة المبنية على هذا المبدأ محلل حجم جسيمات الليزر الثابت.

عندما يكون حجم الجسيم صغيرًا بدرجة كافية (حوالي 1/10 من الطول الموجي)، يصبح توزيع شدة الضوء دائرتين متداخلتين. عندما تكون الجسيمات صغيرة جدًا، تكون الدوائر الأمامية والخلفية متماثلة تمامًا (يُطلق عليها فيما بعد تشتت رايلي). لذلك، عندما يكون توزيع شدة التشتت لجزيئات dm مشابهًا لتوزيع الجزيئات الصغيرة جدًا، بحيث لا يمكن تمييزها بواسطة صفيف الكاشف الضوئي ودائرة معالجة الإشارات اللاحقة، يعتبر أن dm هو حد القياس لمقياس حجم جسيمات الليزر.

يرتبط هذا الحد أيضًا بطول موجة الليزر. تشير الدراسات إلى أن الحد الأقصى لمحلل حجم جسيمات الليزر للضوء الأحمر بطول موجة 635 مم هو 50 نانومتر، في حين أن الطول الموجي للضوء الأزرق 405 نانومتر هو 30 نانومتر.

من الناحية النظرية، يحتاج محلل حجم جسيمات الليزر الثابت إلى شرطين على الأقل لحل جسيمات النانو: (1) صفيف كاشف ضوئي لقياس التشتت الخلفي؛ (2) هناك حاجة إلى أشعة ليزر ذات طول موجي أقصر. في نطاق الضوء المرئي، 30 ~ 50 نانومتر هو الحد الأدنى لمحلل حجم جسيمات الليزر الثابت.