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题名多角度动态光散射法的纳米颗粒精确测量
被引量：14
- 1
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作者
孙淼
黄鹭
高思田
王智
董明利
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机构
中国计量科学研究院
北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院
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出处
《计量学报》
CSCD
北大核心
2020年第5期529-537,共9页
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基金
科技部纳米科技重点专项(2016YFA0200901)
自然科学基金青年基金(51805505)
北京信息科技大学2018年度实培计划。
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文摘
基于动态光散射原理,采用自主研发的多角度动态光散射装置,对纳米及亚微米颗粒粒径准确测量方法进行了探究。自研装置采用带有光阑组的精密入射光路设计,以及匹配液池及Beam-stop设计,极大提高了信噪比;同时避免了测量角度的互补方向上,由于样品池与空气界面折射率不同导致的反射光信号对有效信号的干扰。在此基础上,对不同浓度、粒径的聚苯乙烯(PS)颗粒溶液进行了测定及不确定度分析。结果表明,对同一粒径的PS颗粒,增加颗粒浓度时,多重散射首先发生于大、小测量角度,越接近90°,发生多重散射的浓度越高;随着粒径增大,受不可忽略的颗粒间相互作用的影响,粒径测量结果表现出了强烈的角度依赖性,甚至波动性。
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关键词
计量学
粒径测量
纳米颗粒
多角度动态光散射
多重散射
散射角
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Keywords
metrology
particle size measurement
nanoparticle
multi-angle dynamic light scattering
multiple scattering
angle dependence
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分类号
TB92
[一般工业技术—计量学]
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题名非球形颗粒系粒径分布的机器学习反演算法
被引量：4
- 2
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作者
徐佳星
夏珉
杨克成
吴逸楠
李微
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机构
华中科技大学光学与电子信息学院
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出处
《光学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第9期250-260,共11页
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基金
国家自然科学基金面上项目(61775065)。
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文摘
动态光散射技术在微米与亚微米级颗粒系粒径分析领域中具有广泛应用,但缺乏非球形颗粒系粒径分布(PSD)的反演模型和算法,限制了其在生物医疗等领域中的应用。基于机器学习方法,设计了基于广义回归神经网络(GRNN)的PSD反演模型和算法,可应用于多角度动态光散射法的粒径分析场景中。以生物医疗领域中的双凹圆饼形和椭球形血红细胞作为典型的非球形颗粒物模型,通过仿真实验测试了所设计的算法。实验结果表明,与传统的正则化Tikhonov算法相比,所设计的反演算法粒径分析准确性更好且耗时更短。对多角度动态光散射法中的散射角度数量进行了仿真实验。结果表明,仅使用2个散射角度处获得的数据依然能实现非球形颗粒系粒径分布的准确反演。
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关键词
散射
多角度动态光散射
颗粒系粒径分布
广义回归神经网络
非球形颗粒分析
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Keywords
scattering
multi-angle dynamic light scattering
particle size distribution
generalized regression neural network
non-spherical particle analysis
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分类号
O436.2
[机械工程—光学工程]
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题名基于FPGA的多通道动态光散射自相关器的研制
- 3
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作者
方钰琪
黄鹭
孙淼
高思田
蔡晋辉
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机构
中国计量大学计量测试工程学院
中国计量科学研究院
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出处
《计量学报》
CSCD
北大核心
2023年第1期41-48,共8页
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基金
国家自然科学基金(51805505)。
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文摘
为提高多角度动态光散射(MDLS)实验的测试效率与测量精度,开发了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的多通道动态光散射自相关器。该自相关器利用FPGA同时采集4个散射角度的光子脉冲信号,实现高频脉冲计数和自相关计算;设计双计数器模块保证高频无丢失计数,结合片内环形寄存区与片外DDR3芯片实现动态存储数据;提出multi-tau相关器结构设计自相关器的相关计算模块,通过USB通信模块传输自相关计算结果。该自相关器利用有限的FPGA内部硬件资源,实现了多通道自相关运算,解决了大量计数数据的存储问题,提高了MDLS实验的测试效率。利用自相关器对50~200 nm的聚苯乙烯颗粒进行MDLS实验,实验结果与样品的标称粒径表现出良好的一致性,表明该设计能有效地表征颗粒粒径信息。
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关键词
计量学
纳米粒径
多角度动态光散射
自相关器
现场可编程门阵列
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Keywords
metrology
nanoparticle size
MDLS
auto-correlator
FPGA
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分类号
TB92
[一般工业技术—计量学]
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题名多角度动态光散射加权贝叶斯反演算法
被引量：4
- 4
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作者
刘玲
陈淼
邱健
彭力
骆开庆
韩鹏
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机构
华南师范大学物理与电信工程学院广东省光电检测仪器工程技术研究中心
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出处
《计算物理》
EI
CSCD
北大核心
2019年第6期673-681,共9页
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基金
国家自然科学基金项目(61975058)
广东省自然科学基金项目(2014A030313433)
广州市科技计划项目(201704020137,201707010485)资助
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文摘
研究加权贝叶斯算法在多角度动态光散射法测量单峰分布颗粒体系的颗粒粒度分布中的应用.采用颗粒粒度信息分布为底数、调节参数为指数的权重系数给各个角度下的光强自相关函数曲线加入不同的权重系数,再利用传统的贝叶斯算法反演.模拟与实验结果表明,加权后的贝叶斯算法能获得分布误差更小的反演结果,有效地抑制了数据噪声的影响,提高颗粒粒度分布反演的准确性.
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关键词
多角度动态光散射
颗粒粒度分布
加权贝叶斯反演算法
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Keywords
multi-angle dynamic light scattering
particle size distribution
weighted Bayesian inversion
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分类号
O436.2
[机械工程—光学工程]
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题名非负最小二乘约束的加权贝叶斯反演算法研究
被引量：1
- 5
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作者
梁一卓
刘玲
彭力
邱健
骆开庆
刘冬梅
韩鹏
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机构
华南师范大学物理与电信工程学院
广东省光电检测仪器工程技术研究中心
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出处
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第10期210-220,共11页
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基金
国家自然科学基金(No.61975058)
广东省自然科学基金(No.2019A1515011401)
广州市科技计划(Nos.201704020137)。
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文摘
在多角度动态光散射纳米颗粒粒度分析反演算法中,加权贝叶斯算法具有较好的抗噪性能,然而初值敏感、耗时长等缺点限制了其广泛应用,本文提出非负最小二乘约束下的加权贝叶斯反演算法,利用非负最小二乘法的计算结果作为加权贝叶斯算法先验初值,并限制中值粒径和峰宽的寻优.对不同分布宽度的单峰颗粒系统在不同噪声下进行数据模拟,发现无论是宽分布还是窄分布的单峰颗粒系统,非负最小二乘约束的加权贝叶斯算法都可以显著提升迭代收敛速度和抗噪性能,在大噪声时收敛速度提升8倍以上且保证分布误差在0.0709以内.实验结果证明本文算法能很好地应用于多角度动态光散射的粒度分析.
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关键词
多角度动态光散射
光强自相关函数
非负最小二乘法
加权贝叶斯算法
粒度分布
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Keywords
Multi-angle dynamic light scattering
Autocorrelation function
Non-negative least squares method
Weighted Bayesian algorithm
Particle size distribution
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分类号
O436.2
[机械工程—光学工程]
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