通过光衍射来表征悬浮于流体分散剂中的颗粒的方法技术

本发明专利技术提供了一种通过光衍射来表征悬浮于流体分散剂中的颗粒的方法，包括：从布置成测量散射光的强度的检测器元件获得测量数据；识别从通过分散剂中的非均匀性而散射的光产生的测量贡献；处理测量数据，以移除或分离从通过分散剂中的非均匀性而散射的光产生的测量贡献；从所处理的测量结果中计算颗粒尺寸分布。检测器元件是获得测量数据的多个检测器元件中的一个。检测器元件被布置成测量以多个散射角散射的光的强度，多个散射角分布在围绕照明轴线的多个角度上。识别从通过分散剂中的非均匀性而散射的光产生的测量贡献包括识别所测量的围绕照明轴线不对称的散射光。还提供了配置成执行上述方法的处理器或仪器以及机器可读的非瞬时的存储介质。

A method of characterization of particles suspended in a fluid dispersant by light diffraction

The present invention provides a method, through optical diffraction to characterize the suspended in a fluid dispersing agent of particles into the detector elements include: measuring the intensity of light scattering data collected from the layout; recognition from non uniformity and dispersion by measuring scattering light generated by Xian Gong agent; processing of measurement data, to remove or separate from non uniformity by dispersing the light scattered by the measurement with agent; from the measurement results of processing in calculation of particle size distribution. The detector element is one of the plurality of detector elements that obtain the measured data. The detector element is arranged to measure the intensity of light scattered by multiple scattering angles, and a plurality of scattering angles are distributed over a number of angles around the lighting axis. The measurement contribution to the identification of light generated from the inhomogeneity in the dispersant includes the identification of the measured scattered light around the axis of illumination. A processor or instrument configured to perform the above method and a non instantaneous storage medium that is readable by the machine is also provided.

【技术实现步骤摘要】
通过光衍射来表征悬浮于流体分散剂中的颗粒的方法
本专利技术涉及一种颗粒表征仪器，并涉及一种颗粒表征方法。
技术介绍
基于衍射的颗粒表征仪器通过测量从颗粒散射的光来工作。使用散射图样与颗粒尺寸分布之间的关系的数学描述(或数学模型)来推断颗粒尺寸分布。该数学描述可能需要颗粒与颗粒悬浮于其中的介质之间的折射率的比值来作为计算参数。通过将所测量的光散射数据与模型进行比较，可计算颗粒尺寸分布(PSD)。常用的理论假设介质的折射率是均匀的且静态的。如果介质的折射率在测量期间不是均匀的且静态的，那么所计算的PSD可能包括假的尺寸。基于衍射的测量(例如静态光散射)和动态光散射(基于散射的时间特性)都受到稀释介质中的非均匀性的散射的影响。悬浮介质(或分散剂)的折射率可能不均匀存在几个原因。最常见的是由于分散剂中的热量变化，但是其他原因可包括压力变化、污染物、样品溶解，等等。由这些类型的非均匀性所导致的散射图样本质上是基本上随机的，并因此难以从测量数据中移除。JP2015/141025公开了一种装置，在该装置中减去了各向同性的背景光以允许在不具有滤光片移除荧光的前提下进行散射测量。US7,471,393公开了一种用于通过将颗粒计数并分类成所选尺寸范围来测量颗粒样品的尺寸分布的仪器。常规地，在将样品保持在温度受控环境中的同时，通过等待热量变化或压力变化以使其均衡，来最小化热量变化或压力变化的影响。然而，可能存在这耗费过量时间或甚至将不会发生沉淀的状态。对于污染物或溶解而言，尚无已知的一般解决方案。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种通过光衍射来表征悬浮于流体分散剂中的颗粒的方法，包括以下步骤：从布置成测量散射光的强度的检测器元件获得测量数据；识别从通过分散剂中的非均匀性而散射的光产生的测量贡献；处理测量数据，以移除或分离从通过分散剂中的非均匀性而散射的光产生的测量贡献；从所处理的测量结果中计算颗粒尺寸分布。检测器元件可以是获得测量数据的多个检测器元件中的一个。多个检测器元件可被布置成测量以多个散射角散射的光的强度，该多个散射角分布在照明轴线周围的多个角度上。计算颗粒尺寸分布可包括执行基于光在不同角度下的衍射图样的计算(例如，静态光散射)和/或可包括对测量数据进行自相关(例如，动态光散射)。识别从通过分散剂中的非均匀性而散射的光产生的测量贡献可包括识别所测量的围绕照明轴线不对称的散射光。识别所测量的围绕照明轴线不对称的散射光可包括识别散射光是否围绕照明轴线足够不对称，以建议其不是由来自颗粒的散射产生的。围绕照明轴线的较小程度的不对称可能并不意味着光通过分散剂非均匀性而散射。识别所测量的围绕照明轴线不对称的散射光可包括任何这样的数据处理：该数据处理识别比预期将由颗粒散射产生的更不对称的数据。在一些实施例中，该方法不需要包括实际执行提供测量数据的测量。获得测量数据可包括从存储介质(例如，非易失性存储器、闪存盘、硬盘，等等)读取测量数据或者在通信网络上接收测量数据。多个散射角中的至少一部分可随着增加的散射角而在围绕照明轴线的第一径向位置和第二径向位置之间交替地布置。检测器元件必须对围绕照明轴线的不对称性敏感。围绕照明轴线的第一径向位置和第二径向位置可围绕照明轴线至少隔开90度。沿着照明轴线看，每个检测器元件可被认为是位于从照明轴线通过检测器元件的质心画出的半径上。检测器元件沿着照明轴线的位置与确定围绕照明轴线的角距度数无关，因此可参考其在与照明轴线正交的虚平面上的任意位置处的投影来考虑检测器的相应径向位置。因此，相应检测器元件之间的角距度数是其在虚平面中的相应径向位置之间的角度。该多个散射角中的至少一部分可以是散射角的对数序列。多个检测器元件的至少一部分可布置成使得其质心处于散射角的对数序列中。获得测量数据可包括从该检测器元件或者从多个检测器元件(例如，在多个散射角下)获得散射光的强度随时间的变化。识别从通过分散剂中的非均匀性而散射的光产生的测量贡献可包括识别对于该多个散射角中的每一个的测量结果中的峰值。识别峰值可包括将测量数据与从相同测量数据获得的平滑数据(例如移动平均值，或者已筛选数据)进行比较。在平滑数据包括移动平均值的地方，可从具有不同时间宽度的多个移动平均值中获得该移动平均值。该方法可包括将峰值分类为由来自颗粒的散射产生的颗粒峰值或者由来自分散剂非均匀性的散射产生的假峰值。时间特性和对称特性的组合可用于识别和剔除假峰值。该方法可包括，当在具有相邻散射角的n个检测器的连续范围上在一时间段tw内存在对应峰值时，将峰值分类为颗粒峰值，该n个检测器中的至少一部分围绕照明轴线具有角距。处理数据可包括，抛弃在当存在从通过分散剂中的非均匀性而散射的光产生的测量贡献时获得的测量数据。所抛弃的数据可能仅包括具有从通过分散剂中的非均匀性而散射的光产生的测量贡献的那些散射角。处理数据可包括，通过用移动平均值代替假峰值来移除假峰值。该方法还可包括，执行衍射实验(包括照亮样品并检测散射光)以获得测量数据。根据第二方面，提供了一种配置成执行第一方面的方法的处理器或仪器。根据第三方面，提供了一种机器可读的非瞬时的存储介质，其包括这样的指令，该指令用于将处理器或仪器配置成执行根据第一方面的方法。各个方面及每个方面的特征可与各个其他方面及每个其他方面的那些特征组合。附图说明将参考附图仅通过实例来描述这些实施例，附图中：图1是根据一个实施例构造的颗粒表征仪器的示意图；图2是检测器阵列的示意图；图3是示出了检测器元件围绕照明轴线的角距的视图；图4示出了识别测量数据中的颗粒峰值；并且图5示出了识别测量数据中的假峰值。具体实施方式参考图1，示出了激光衍射颗粒表征仪器100，其包括：光源101、样品室103、检测器107和处理器110。光源101可以是激光源，并且可操作以沿着照明轴线102照亮样品室103内的样品。该样品包括悬浮在分散剂流体104(例如水)中的颗粒105。照明光束与颗粒105的相互作用导致散射/衍射，产生散射光106。检测器107布置为检测散射光。提供了多个检测器元件，其布置为接收(相对于照明轴线102)以不同散射角散射的光。检测器元件107也以不同的角度分布在照明轴线102周围。检测器107可包括检测器元件的阵列(例如焦平面阵列检测器)，或者可包括多个离散的(例如间隔开的)检测器元件。对于极化效应不明显的颗粒尺寸而言，从颗粒105投射在检测器107上的散射图样是关于照明轴线102对称的。在实践中，这通常意味着，对于大于大约10μm的颗粒尺寸而言，散射图样是关于照明轴线对称的。参考图2，示出了示例性的检测器焦平面阵列107，其包括多个检测器元件107a至107f(为了清楚起见仅标记出较大的元件)。检测器元件随着增加的散射角而在围绕照明轴线102的第一角度和第二角度之间交替地布置。在图2的实例中，围绕照明轴线102的第一角度和第二角度隔开180度(即，位于照明轴线102的相对侧上)。在本实例中，最高的散射角检测器元件107a位于光束轴线上方，下一个元件107b位于下方，下一个元件107c位于上方，以此类推。本实例中的检测器元件是环形的，并且围绕照明轴线102跨过至少100度的角度，但是小于180度。在空间上使与相邻散射角关联的检测器元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过光衍射来表征悬浮于流体分散剂中的颗粒的方法，包括以下步骤：从布置成测量散射光的强度的检测器元件获得测量数据；识别从通过所述分散剂中的非均匀性而散射的光产生的测量贡献；处理所述测量数据，以移除或分离从通过所述分散剂中的非均匀性而散射的光产生的所述测量贡献；从所处理的测量结果中计算颗粒尺寸分布；其中：所述检测器元件是获得所述测量数据的多个检测器元件中的一个；所述多个检测器元件被布置成测量以多个散射角散射的光的强度，所述多个散射角分布在围绕照明轴线的多个角度上；并且识别从通过所述分散剂中的非均匀性而散射的光产生的所述测量贡献的所述步骤包括识别所测量的围绕所述照明轴线不对称的散射光。

【技术特征摘要】
2016.08.04 EP 16182896.71.一种通过光衍射来表征悬浮于流体分散剂中的颗粒的方法，包括以下步骤：从布置成测量散射光的强度的检测器元件获得测量数据；识别从通过所述分散剂中的非均匀性而散射的光产生的测量贡献；处理所述测量数据，以移除或分离从通过所述分散剂中的非均匀性而散射的光产生的所述测量贡献；从所处理的测量结果中计算颗粒尺寸分布；其中：所述检测器元件是获得所述测量数据的多个检测器元件中的一个；所述多个检测器元件被布置成测量以多个散射角散射的光的强度，所述多个散射角分布在围绕照明轴线的多个角度上；并且识别从通过所述分散剂中的非均匀性而散射的光产生的所述测量贡献的所述步骤包括识别所测量的围绕所述照明轴线不对称的散射光。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个散射角中的至少一部分随着增加的散射角而在围绕所述照明轴线的第一径向位置和第二径向位置之间交替地布置。3.根据权利要求2所述的方法，其中，围绕所述照明轴线的所述第一径向位置和所述第二径向位置围绕所述照明轴线至少隔开90度。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个检测器元件的至少一部分布置成使得所述多个检测器元件的所述至少一部分的质心处于散射角的对数序列中。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，获得所述测...

【专利技术属性】
技术研发人员：里斯·普尔曼，大卫·斯特林费洛，奈杰尔·莱特富特，贾森·科比特，
申请(专利权)人：马尔文仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB