时间相关光子计

用于光子相关纳米粒度仪的数字相关器动态光散射原理（光子相关普法PCS和光子交叉相关普法pccs)的纳米激光粒度仪的关键技术是提取悬浮液在溶液中的纳米颗粒的散射光的自相关函数或互相关函数，计算纳米颗粒的扩散系数，从而分析颗粒粒度。数字相关器是基于动态光的散射原理（光子相关光谱法PCS和光子交叉相关普法pccs)的粒度测试技术中提取散射光信号的自相关函数和互相关函数的装置。目前，国内应用较多此类装置主要是进口美国Brookhaven公司BI-9000AT、BI-9010AT和Turbocorr数字相关器，这些装置只能完成自相关运算而无法进行互相关运算，因此只适合用于pcs法测试纳米颗粒粒度，而无法适用于PCCS法测试纳米颗粒粒度，从而对测试环境、所测样品浓度以及测试稳定性等方面具有较大的局限性，只有制作专用大规模集成电路(ASIC),或基于DSP技术，或多片芯片及联组成，不但有很大的局限性，而且价格昂贵。另外，国内有人尝试采用软件的方式实现数字相关器，即先用光子计数器将散射光光子计数并储存在存储器中，然后根据计算计算机软件将其数据从存储器中读出进而进行相关运算，虽然这样能计算出散射光强的相关函数，但由于软件所需的处理时间内的光子丢失造成计算的相关函数偏差较大。因此，采用软件的数字相关器实时性很差，不能满足颗粒粒度分析的要求。微纳专利的用于光子相关纳米激光粒度仪的数字相关器，是一种基于动态光散射原理测试纳米及亚微米颗粒粒度测试技术中用于获得散射光信号自相关函数和互相关函数的数字相关器。本专利发明实现了光子脉冲技术、自相关运算、互相关运算以及与计算机通讯功能，具有采样速度快、延迟时间范围广、相关通道多的特点，完全满足纳米颗粒粒度测试中获取高速变化的动态散射光信号的自相关函数和互相关函数的高难度需求。 winner802 纳米激光粒度仪http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/12/201512030937_576113_3050076_3.jpg产品简介：Winner802是我公司最新推出的基于动态光散射原理的纳米激光粒度仪，同时也是国内首款采用数字相关器的纳米激光粒度仪。本款仪器采用我公司自主研制的高速数字相关器和高性能光电倍增管为核心部件，具有操作简便、测试快捷、分辨率高等特点。适用范围：Winner802适用于各种纳米级、亚微米级固体颗粒与乳液。技术参数：规格型号Winner802执行标准 GB/T 19627-2005/ISO 13321：1996 GB/T 29022-2012/ISO 22412：2008测试范围1-10000nm（与样品有关）浓度范围0.1mg/ml--100mg/ml(与样品有关)准确度误差1%（国家标准样品D50值）重复性误差1%（国家标准样品D50值）激光光源光纤半导体激光器，λ= 532nm， 探测器光电倍增管（PMT）散射角90o样品池体积4mL温控范围5-40 ℃（精确到0.1℃）测试速度5 Min体积480mm×270mm×170mm重量12Kg数字相关器主要参数自相关通道：256 基线通道：4最小分辨时间：6ns 延迟时间：100ns-10ms（可调） 运算速度：162M/S产品特点和优势：先进的测试原理采用动态光散射原理和光子相关光谱技术，根据颗粒在液体中的布朗运动速度测定颗粒大小。大小颗粒运动速度不同，激光照射这些颗粒，不同大小的颗粒将使散射光发生快慢不同的涨落起伏。光子相关光谱法就根据特定方向的光子涨落起伏分析其颗粒大小。 极高的分辨能力使用PCS技术测定纳米级颗粒大小，必须能够分辨纳秒级信号起伏。本仪器的核心部件采用我公司研制的CR256数字相关器，具有识别8ns的极高分辨能力和极高的信号处理速度。 高灵敏度和信噪比采用专业级高性能光电倍增管（PMT），对光子信号具有极高的灵敏度和信噪比。 超强的运算能力采用自行研制的高速数字相关器CR256进行数据采集与实时相关运算，其数据处理速度高达162M，从而实时有效地反映颗粒的动态光散射信息。Winner802光子相关纳米激光粒度仪是国家科技型中小企业创新基金的项目成果，也是过内首款采用动态光散射原理的纳米粒度仪。其测量原理建立在液体颗粒布朗运动基础之上，颗粒越小，运动速度越大，运动速度越慢。它采用HAMAMATSU高性能光电倍增管和由微纳自主研发的高速数字相关器作为核心部件，通过测试某一角度的散射光的变化并求出自相关函数（即扩散系数），根据Stokes-Einstein方程计算出颗粒粒径及分布，它具有快速、高分辨率、重复及准确等特点，同时还是纳米颗粒粒度测试的首先产品。

动态光散射中光子相关谱测量系统的空间相干性问题王少清娄本浊陶冶薇任中京（济南大学理学院济南250022）提要：利用光干涉的简化模型讨论了动态光散射中光子相关谱测量系统的空间相干性要求的物理本质。利用相干面积概念对光子相关谱测量系统空间相干性判据的几种常见表述进行了规范。提出了一种具有普遍意义的简明判据。关键词：光子相关谱；动态光散射；空间相干性；相干面积；信噪比On the Spatial Coherence Problem of a photon Correlation Spectrum Measurement System in Dynamic Light ScatteringWang Shaoqing Lou Benzhuo Tao Yewei Ren Zhongjing(Science School of Jinan University Jinan 250022)Abstract：Using a simplified model of light interference，we discussed the physical essence of the spatial coherence demand on a photon correlation spectrum measurement system in dynamic light scattering.By using the concept of “coherence area”，we standard-ized three familiar statement about the spatial coherence criterion on a photon correlation spectrum measurement system.In the end，we brought forward a general and compendious criterion.Key words：photon correlation;dynamic light scattering;spatial coherence;coherence area;signal-noise ratio动态光散射是研究大分子和亚微米颗粒在液体中动态行为的最有效方法。通过测量悬浮液中散射粒子产生的散射光中的微小频移和角度依赖性，可以获得表征高分子结构的丰富信息，也可以获得纳米微粒的平均流体力学半径和粒度分布。随着激光、微电子和计算机技术的发展，动态光散射技术得到了广泛的应用。由于散射光的频移很小(1-106Hz) ，用传统的光谱分析法难以分辨，所以在动态光散射实验中采用光子相关谱法来获得散射光的频移。图1给出光子相关谱测量的基本实验装置。由激光器1发出的激光经聚焦后照射在样品池2中的散射粒子上，粒子的散射光经光学系统3后进入PMT(光电倍增管) 4 ，PMT 的光电脉冲经过甄别/ 放大系统5 进入相关器6 ，由相关器对光电脉冲进行相关处理后将相关数据输入计算机7 进行数据处理，得所需的信息。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/05/201305281050_441881_388_3.jpg在光子相关谱测量中，PMT 输出信号1的信噪比(输出信号中涨落部分与噪声部分之比) 大小是测量成功与否的关键因素。而PMT 输出信号的信噪比大小又主要由测量系统的空间相干性来决定。对于光子相关谱测量系统空间相干性优劣的判别标准，不同的文献有各种不同的表述。其中比较有代表性的几种表述分别为：（1）PMT的接受面积为一个相干面积；