非球形颗粒对多波长消光法粒径测量的显著影响

本文主要探讨了多波长消光法在非球形颗粒尺寸测量中的应用，特别是针对椭球形颗粒的特殊情况。多波长消光法是一种广泛用于粒子大小测定的技术，它利用物质对光的吸收衰减特性来推断粒子的大小。然而，实际中存在的颗粒并非完美的球体，它们的形状会影响测量结果。 广义米散射理论在此研究中起到了关键作用，该理论考虑了非球形粒子的复杂散射特性。通过数值模拟，作者计算了不同长短轴（即长轴和短轴的比例）的椭球形颗粒在不同入射角度下的消光截面和消光系数。消光截面是指颗粒对入射光的散射强度，而消光系数则衡量了这种散射强度随光程长度的变化。这些数值结果被用来与等效球形颗粒的消光特性进行对比，以便评估形状差异的影响。 结合Lambert-Beer定律，研究者能够构建消光谱，这是通过测量光强度随波长的变化来反映颗粒对光的吸收程度。然后，利用正则化算法，他们尝试反演得到椭球形颗粒的真实粒径。这种方法在处理非球形颗粒时需要额外考虑形状因素，因为这会增加反演过程的复杂性。 研究结果显示，与假设为球形的情况相比，椭球形颗粒的形状变化对粒径测量结果产生了显著的偏差。具体来说，在亚微米粒径范围内，当椭球的形状参数a/b（长轴与短轴的比例）等于5时，其相对偏差可能超过90%。这意味着，如果不考虑颗粒的非球形特性，可能会严重低估或高估实际尺寸，这对于许多科研和工业应用来说，误差是不容忽视的。 因此，这项工作强调了在多波长消光法中准确测量非球形颗粒尺寸的重要性，并为改进测量技术，发展更精确的模型以适应各种形状的颗粒提供了理论依据。未来的颗粒测量研究和实际应用应该更加重视颗粒形状效应的考虑，以提高测量的精度和可靠性。