中文摘要：

动态光散射法是目前测量纳米颗粒粒度最有效的手段，但由于设计原理的限制，传统动态光散射法只适用于稀溶液下测量，并且无法用于颗粒浓度测量。本项目以动态光后向散射测量系统为研究对象，在解决高浓度下多重散射影响的基础上，首先采用光子计数法，研究基于多迟滞时间的快速自相关粒度测量法，以建立一种通用的、可二次开发的动态光散射测量平台；然后研究影响动态光后向散射测量系统信噪比的各种因素，及它们之间的关联特性，以解决动态光后向散射系统信噪比较低的问题；最后利用多重散射的输运理论，并根据纳米颗粒各向同性散射特性，对Lambert-Beer定律进行修正，以建立新的浓度测量方法。本项目旨在研究解决动态光后向散射测量法信噪比较低的问题，并建立基于动态光后向散射的粒度及浓度测量方法，从而为动态光散射测量法的进一步发展应用奠定理论和技术基础。

结论摘要：

超额完成了基金任务书中的预计研究成果，成果形式包括以下内容 1. 以论文的形式给出了基于动态光后向散射的纳米颗粒粒度及浓度测量理论与方法的技术报告； 2. 研制出了实验室分析用纳米颗粒粒度及浓度测量装置（附检测报告）； 3. 发表论文10篇，其中SCI检索4篇、EI检索 3篇、以及中文核心3篇； 4. 授权发明专利1项，授权实用新型专利4项，申请发明专利4项。 研究成果包括 1.理论研究 本项目从麦克斯韦方程组出发建立了时域颗粒粒径信息，另一方面，利用颗粒运动的特征函数的概念，并认为基于粒子运动模型的散射光谱与粒子运动的特征函数是一时空双重傅氏变换，建立了频域散射光谱密度与颗粒粒径的联系。完善了动态光散射理论。 2.方法创新 (1) 针对目前DLS频谱测量技术的发展及其存在的问题，提出一种基于现代功率谱估计的DLS频谱测量法。 (2) 提出了一种基于自回归模型的DLS信号模拟方法，该模型设计了一种修正Levison-Durbin递推算法，以确定DLS信号的模拟阶数。 (3) 基于光的传输理论，重建光在随机分布介质中的传播和散射模型，对Beer-Lambert定律进行了修正，并建立了散射光强与颗粒溶液浓度的关系。 (4) 利用纳米颗粒运动产生的光强波动，与系统的相干时间具有函数关系，提出了一种在积分时间确定的情况下，用相干度来求取颗粒的粒径的方法。 3.测量系统 (1) 提出了基于光子计数的DLS测量平台，突破了现有基于数字相关器的测量平台无法二次开发的局限。并基于该平台，研究了一种多迟滞时间的软件自相关算法。 (2) 从DLS光接收系统的空间相干性出发，推导了干涉信号的表达式，分析了动态光后向散射测量系统的噪声因素，基于光子统计理论得到了PMT的噪声，进而得到其输出的功率信噪比，计算出了在功率信噪比最大时的接收孔径比，即最佳接收孔径比。 本项目研究开发的实验室分析用基于动态光后向散射的纳米颗粒粒度及浓度测量装置和方法，经国家光学仪器质量监督检验中心检测，其指标达到了项目申请书的目标。测量范围粒度5-100nm，浓度0.1-20%。重复测量误差≤2%，相对测量误差≤5%（准确度等级5级）