4.2.7  零件○4滑块说明  12

4.2.8  零件○5基板说明  13

结论 … 16

致谢 … 17

参考文献18

1  引言

1．1  激光尘埃粒子计数器介绍

激光尘埃粒子计数器是以Mie散射理论为基础，基于单颗粒尘埃光散射原理的测定洁净、超净环境空气中亚微米级悬浮颗粒数浓度及粒度分布，确定洁净环境的洁净度等级的专用仪器。主要用于微电子，光电子，生物医学工程，航天技术，材料科学等领域的洁净环境及超净环境洁净度的检测和实时监控，保证生产作业环境洁净度对提高微电子产品质量，集成芯片成品率，对现代生物制品，新材料研制过程中的微污染控制具有重要意义，亦可用于空气含尘量的测量，以及净化台和过滤器的性能检测。当前有关光学尘埃粒子计数器的研究大多集中在测量方式，光学传感系统设计，信号分析模型，反演方法及粒子形貌等方面。论文网

尘埃粒子计数器粒子由显微镜发展而来，经历了显微镜、沉降管、沉降仪、离心沉降仪、颗粒计数器、激光空气粒子计数器、PCS纳米激光空气粒子计数器的过程，其中因激光空气粒子计数器测试速度快、动态分布宽、不受人为影响等各方面的优势，而成为近年来很多行业的主流产品[1]。

光散射式尘埃粒子计数器的工作原理是：空气中的粒子对入射光有散射作用，散射光的强度与粒径有关。将含有尘埃颗粒的空气从尘埃粒子计数器的采样口吸入，通过光敏感区时，尘埃粒子受光照射，散射出与粒子大小成一定比例关系的光脉冲信号，该信号被光敏器件接受并转换成相应的电脉冲信号再被放大，通过对一个检测周期内电脉冲的计数，便可得知单位体积采样空气中的尘埃粒子个数，即粒子浓度[2,3]。

1．2  本设计所针对的激光尘埃粒子计数器传感器介绍

本设计针对的光学传感器由照明系统、散射光收集系统和气路系统组成，三者的相交区域为光敏感区，如图1所示。该光学传感器采用直角散射的光学系统。即照明系统光轴、散射光收集系统光轴和气路系统轴线相交于光敏区中心且两两垂直[4,5,6]。

图1 光学传感器结构示意图

照明系统主要由半导体激光器、短焦距大数值孔径的非球面聚焦镜和光陷阱组成。系统中采用的半导体激光器的波长为808nm，功率为200mW。为提高光敏区内的光强强度和均匀性，激光光束并没有采用平行光束，而是采用1.5度的小角度会聚光束，其会聚点在光敏区后，在光敏区处光束宽度约为光敏区宽度的1.2 倍，这样可以提高光敏区的光强。由于激光器本身的小缺陷，在激光束周围很小的发射角内存在比较强的杂散光，其空间分布具有一定的随机性。这种杂光与激光主束不可能完全分开。杂散光的强度与激光主束相比可以忽略不计，越靠近主光束该杂散光强度越大。用小孔光阑对激光主束进行滤波以限制激光束以外的杂光进入腔体时,这种杂散光将照射到经发黑处理过的薄片滤波小孔阑边缘上。此时光阑口散射杂光是腔体内杂散光的最主要来源[7,8,9]。

气路系统主要由进气管、出气管还有抽气泵等组成。采样管为扁平气嘴，尺寸为7mm ×0.7mm，采样流量是28.3L／min，简明的腔体设计，恰当的采样气管的形状保证了尘埃粒子在腔体内不产生紊流，一次通过光敏感区，并有效降低了采样气流在光敏区的扩散。文献综述

散射光收集系统采用大数值孔径的球面反射镜，它对散射光的收集半角为60度，光敏区和光电探测器光敏面的位置分别位于球面反射镜球心附近两侧的共扼处。这种设计简单易行，集光效率高。另外，在光电探测器前也设置了喇叭口式的视场光阑，其尺寸恰与光敏区在此处所成的像大小匹配，降低了杂散光直接进入光电探测器的概率，大大提高了传感器的信噪比。