基于DSP的光子相關(guān)研究及反演算法初探.pdf

1、納米顆粒粒度測試對于納米科技發(fā)展與應(yīng)用具有重要意義。動(dòng)態(tài)光散射(Dynamic Light Scattering，簡稱DLS)技術(shù)，又稱光子相關(guān)光譜(Photon CorrelationSpectroscopy,簡稱PCS)技術(shù)，是探測納米顆粒粒度的最有效的方法之一。1964年，美國人Pecora發(fā)表了長期被科學(xué)界忽視了的動(dòng)態(tài)光散射研究方面的論文，指出可以利用溶液中納米顆粒的散射光來研究這些納米在溶液中的動(dòng)力學(xué)信息，例如平動(dòng)擴(kuò)散系數(shù)，進(jìn)

2、而求得有關(guān)顆粒本身的信息，例如顆粒的大小。同一年，Cummins，Kuable等人借助無線電領(lǐng)域的拍技術(shù)發(fā)明了光混頻技術(shù)，可用來探測非常微小的頻移(1-106Hz)，他們這些開創(chuàng)性工作最終導(dǎo)致現(xiàn)在所稱之的動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)的發(fā)展。在上世紀(jì)80年代后期，美國首次推出商品化的動(dòng)態(tài)光散射儀器。到目前為止，該領(lǐng)域國際上主要的商業(yè)公司有:美國布魯克海文儀器公司(Brookhaven)，美國貝克曼庫爾特有限公司(Beckman Coulter)和英國馬

3、爾文儀器有限公司(Malvern)。國內(nèi)對動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)的研究開始于上世紀(jì)90年代，有實(shí)力的科研院所、高校和一些大企業(yè)購買了國外商品化的動(dòng)態(tài)光散射儀器，利用這些進(jìn)口儀器測量各種樣品，從而開展各自領(lǐng)域的相關(guān)研究。但是對動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)本身的研究非常薄弱，到現(xiàn)在為止，國內(nèi)還沒有任何自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的商用儀器出現(xiàn)?，F(xiàn)在，動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)廣泛應(yīng)用于建材、冶金、化工、輕工、食品、醫(yī)藥、機(jī)械、地質(zhì)、石油、環(huán)保等涉及到探測微細(xì)顆粒動(dòng)態(tài)特性的工業(yè)中。研究開發(fā)擁

4、有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的商用動(dòng)態(tài)光散射儀是國內(nèi)同行的首要任務(wù)。 本論文就是在上述國際國內(nèi)研究背景下展開的。第一章介紹了動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)研究的概況，提出了本論文的研究范圍和開發(fā)任務(wù)；第二章介紹了用經(jīng)典電磁理論和隨機(jī)過程理論分析動(dòng)態(tài)光散射現(xiàn)象所得到的理論結(jié)論，這些理論結(jié)論為做動(dòng)態(tài)光散射實(shí)驗(yàn)提供了指導(dǎo)；第三章介紹了動(dòng)態(tài)光散射實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的主要組成部分:光源，光度計(jì)，探測器，信號(hào)分析器和計(jì)算機(jī)；第四章全面介紹了有關(guān)DSP的知識(shí)，重點(diǎn)介紹了如何進(jìn)行TM

5、S320F2812的軟、硬件開發(fā)，最后介紹了我們開發(fā)的光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)；第五章介紹了數(shù)據(jù)處理每一步中的具體流程和可供編程的明確的計(jì)算公式，有了這些具體步驟和明確的計(jì)算公式，就可以用自己熟悉的編程語言實(shí)現(xiàn)。第六章是對我們開發(fā)成功的軟、硬件系統(tǒng)的測試，給出實(shí)驗(yàn)環(huán)境，測試結(jié)果和結(jié)論。第七章是全文的總結(jié)和對未來的展望。 本論文的創(chuàng)新之處是設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了以DSP為核心的，集計(jì)數(shù)、存儲(chǔ)和傳輸為一體的光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)，串口通訊控制程序，自相關(guān)函數(shù)計(jì)算程