本文關(guān)鍵詞：用ATOFMS測量散射光強反演氣溶膠粒子折射率，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氣溶膠是液體或固體顆粒物均勻地分散在氣體中形成的相對穩(wěn)定的懸浮體系。準(zhǔn)確測量氣溶膠的物理、化學(xué)參數(shù)對于研究氣溶膠的環(huán)境、氣候和健康等效應(yīng)十分重要。在過去的幾十年,氣溶膠檢測技術(shù)獲得了快速的發(fā)展,已經(jīng)應(yīng)用于氣溶膠粒子的形狀、大小、濃度和化學(xué)成分等信息的測量。折射率是大氣氣溶膠粒子的重要參數(shù),其實部與氣溶膠粒子的光散射特性密切相關(guān)。具有不同化學(xué)成分的氣溶膠粒子,它們的折射率往往不同。本論文基于課題組自行研制的氣溶膠飛行時間質(zhì)譜儀(Aerosol Time-of-Flight Mass Spectrometer, ATOFMS),通過測量氣溶膠粒子光散射強度,結(jié)合數(shù)學(xué)反演的方法獲得氣溶膠粒子的折射率參數(shù),從而拓展了氣溶膠飛行時間質(zhì)譜儀的功能。具體而言,通過采用Mie散射理論,基于實際光散射區(qū)域的幾何結(jié)構(gòu),推導(dǎo)出光散射信號強度與氣溶膠粒子的大小和折射率之間的函數(shù)關(guān)系,結(jié)合實驗測量獲得的單個氣溶膠粒子的光散射強度和粒徑大小,對氣溶膠粒子的折射率進行反演。利用氣溶膠飛行時間質(zhì)譜儀,我們開展了油酸、氯化鈉氣溶膠粒子的光散射實驗研究,結(jié)合反演的方法獲得了油酸、氯化鈉氣溶膠粒子的折射率,結(jié)果與已知的樣品數(shù)據(jù)符合很好,表明反演方法可以應(yīng)用于氣溶膠粒子折射率的測量。同時,我們采用Matlab軟件,編寫了上述反演方法的具體計算程序,通過設(shè)計友好的圖形化用戶界面(Graphical User Interface,簡稱GUI),可以同時計算出氣溶膠粒子的光通量、散射系數(shù)、吸收系數(shù)和消光系數(shù)等參數(shù),大大提高了數(shù)據(jù)的處理效率和便捷性。
【關(guān)鍵詞】：氣溶膠 光散射 折射率 反演 氣溶膠飛行時間質(zhì)譜儀
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X831;X513
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 研究的背景和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀10-11
• 1.3 氣溶膠粒子折射率測定方法的概述11-12
• 1.4 主要的工作和本文的內(nèi)容12
• 1.5 本章小結(jié)12-13
• 第二章 光散射原理與Mie散射理論13-21
• 2.1 光散射原理13-15
• 2.1.1 光散射的光學(xué)基礎(chǔ)13-15
• 2.1.2 單重散射與多重散射15
• 2.2 Mie散射理論15-20
• 2.2.1 Mie散射光強的計算16-17
• 2.2.2 Mie散射光強相關(guān)系數(shù)的計算17-20
• 2.3 本章小結(jié)20-21
• 第三章 實驗裝置與測量方法21-39
• 3.1 ATOFMS實驗裝置21-22
• 3.2 ATOFMS的真空系統(tǒng)22-23
• 3.3 ATOFMS的進樣系統(tǒng)23-26
• 3.4 ATOFMS粒徑測量系統(tǒng)26-27
• 3.5 ATOFMS單粒子化學(xué)成分分析系統(tǒng)27-29
• 3.6 時標(biāo)電路29-31
• 3.7 ATOFMS數(shù)據(jù)采集與軟件處理系統(tǒng)31-38
• 3.8 本章小結(jié)38-39
• 第四章 實驗原理與數(shù)據(jù)處理39-61
• 4.1 實驗原理39-43
• 4.2 反演理論43-46
• 4.3 實驗與數(shù)據(jù)分析46-59
• 4.4 本章小結(jié)59-61
• 第五章 總結(jié)和展望61-63
• 5.1 工作總結(jié)61
• 5.2 工作的創(chuàng)新點61-62
• 5.3 未來的展望62-63
• 參考文獻63-67
• 附錄1 Mie散射相關(guān)系數(shù)編程67-71
• 致謝71-73
• 期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果73

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