Study of the Disperse Composition of Suspensions and Sputtered Substances by means of Small-Angle Light Scattering

Abstract

Spatial distribution of the light scattered by a disperse system of particles depends on their sizes, shapes, positions, etc., which can be used for experimental determination of the parameters mentioned. For stochastic systems with the particles’ sizes exceeding the radiation wavelength, most of the scattered radiation concentrates near the incident beam axis. In this small-angle approximation, the scattering pattern is especially simple and regular, which enables to develop efficient procedures for the disperse system investigation. We describe the algorithm for determination of the mean particle radius in the system with lognormal distribution of the particle sizes and negligible multiple scattering. The algorithm’s performance is demonstrated on the practical example of the “fog” generated by a gasoline injector. The ways are discussed for further algorithm generalization and its extension to a non-parametric analysis of disperse systems with a priori unknown form of the particle sizes’ distribution.

Просторовий розподіл світла, розсіяного дисперсною системою частинок, залежить від їх розмірів, форми, розташування тощо, що може бути використано для експериментального визначення вказаних параметрів. Для стохастичних систем з розмірами частинок, що перевищують довжину хвилі випромінювання, більша частина розсіяного світла концентрується поблизу осі зондуючого пучка. У цьому малокутовому наближенні картина розсіювання є особливо простою та регулярною, що дозволяє розробити ефективні процедури для дослідження параметрів дисперсної системи. Описано алгоритм визначення середнього радіуса частинок у системі з логнормальним розподілом частинок за розмірами в умовах нехтовно малого багатократного розсіювання. Ефективність алгоритму продемонстрована на практичному прикладі "туману", який утворюється форсункою для розпилювання рідкого палива. Обговорюються шляхи подальшого вдосконалення алгоритму та його поширення на непараметричний аналіз дисперсних систем з апріорно невідомою формою розподіла частинок за розмірами.