A fényszórás alkalmazási területei
Az aeroszol minta keresztül halad a lézerfénnyel megvilágított érzékelő térfogaton, ahol a részecskék a nyalábon áthaladva fényszórást produkálnak. Különböző geometriai elrendezésekben mérhető a szórt fény intenzitása, amiből a részecskék mérete meghatározható.
Az elrendezés egy kétkarú goniométerből áll, melynek egyik karjára erősítettük a megvilágító lézerfényforrást, a másik karjára egy nagy dinamikatartományú, érzékeny detektort a fényszórás detektálására, valamint a mintatartót a goniométer középpontjában egy XY asztalra helyeztük a szórócentrumok pozíciójának meghatározása végett. A fényszórás intenzitása és térbeli eloszlása függ a szórócentrum méretétől és alakjától, valamint a minta anyagához viszonyított relatív törésmutatójától. Ezáltal, a szórás intenzitásának és térbeli eloszlásának meghatározása lehetővé teszi az inhomogenitás típusának és méretének meghatározását. Általában, a gömb alakú zárványok, buborékok szórása szimmetrikus térbeli szórásképet eredményez, míg a kristályhibák vagy törésmutató gradiensek szórásképe aszimmetrikus.
Gömbalakú szórócentrumok esetén a szórt intenzitás mellett annak térbeli eloszlása is felhasználható méretének meghatározására, amennyiben a Mie elmélet alapján számolt indikatrixokkal összevetjük a mért görbét. Az inhomogenitások helyének meghatározására a megvilágító lézer megfelelő fókuszálása mellett a minta szkennelésével nyílik lehetőség, amelyet egy motorizált XY asztallal tudunk elvégezni.
Mivel a fény hullámhosszával összemérhető méretű inhomogenitások már befolyásolják a hullámterjedést és torzítják a hullámfrontot, a detektor érzékenységét a szerint kell meghatározni, hogy ekkora anyaghibákat is detektálni tudjunk. Ebben a mérettartományban a szórt intenzitás akár 8-10 nagyságrenddel is kisebb lehet a megvilágító nyaláb intenzitásánál.
Egy szabványos módszer, amelyben a diffúz visszaverő-képességet egy speciális, erre célra szolgáló optikai berendezéssel mérik. Ennek a mérésnek az az elve, hogy egyforma beesési és megfigyelési szög alatt mérik egy bizonyos térszögben a visszaverődő (illetve kiszóródó) fényt és ezt hasonlítják össze egy kalibráló etalonnal, amelynek ugyan ilyen feltételek mellett ismert a visszaverő-képessége.
A mérési elrendezés a bal felső ábrán látható. A módszer kiegészíthető a diffúz visszaverődés szögeloszlásának mérésével egy goniométer segítségével. Ennek eredményeit mutatja a jobboldali ábra.
[Ábrák forrása: https://en.wikipedia.org/wiki/Integrating_sphere
http://www.industrycortex.com/products/results/labsphere-integrating-sphere
www.labsphere.com]
Egy klasszikus módszer az integráló gömbbel történő mérés (az integráló gömb egy nagyon magas visszaverőképességű gömb-üreg, amelyet optikai mérésekhez használnak). Ez a gömb a célszerűen elhelyezett és megvilágított mintáról összegyűjti a minden irányban – diffúz módon – szóródó fényt, amelynek le lehet mérni az intenzitását és azt viszonyítva a beeső fény intenzitásához, meg lehet határozni a %-os visszaverőképességet. Ha a visszavert fény spektrális tulajdonságait is megmérjük, akkor a visszaverőképesség spektrális eloszlását is meg tudjuk határozni (vagyis a visszaverőképesség intenzitásának függését a hullámhossztól). Ennél a mérésnél fényforrásként fehér fényű forrást alkalmaznak, amelynek a látható spektruma közel van a Nap spektrumához és a közeli infravörös tartományba is átterjed. A fényforrást vagy közvetlenül, vagy száloptikán keresztül csatlakoztatják az integráló gömbhöz olyan módon, hogy az ne direktbe világítsa meg a mintát. A detektort is úgy helyezik el, hogy ne kapjon a fényforrásból direkt fényt, csak szórtat. Ily módon a gömbben a mintáról minden irányban visszaverődő fényt integrálják, és ezt detektálják. A kalibrálást ismert diffúz visszaverő képességű kalibráló felülettel végzik, amelynek az értéke nem nagyon függ a hullámhossztól.