单分散生物气溶胶光散射特性的计算与分析

基于回转长椭球模型与球形模型,采用T矩阵法,讨论了非球形气溶胶颗粒的形状对散射相函数的影响;计算了葡萄球菌、鼠疫耶尔森氏杆菌、土拉热杆菌、志贺杆菌及类鼻疽伯克霍尔德菌等5种单分散生物气溶胶颗粒Stokes散射矩阵中各元素的角度分布曲线,讨论了非球形颗粒的粒径和形状对不同矩阵元素的影响。对于等消光截面颗粒,颗粒形状的变化对前向小角度与侧向两个散射区域的散射相函数几乎无影响,可以用球形颗粒近似模拟;非球形气溶胶颗粒的F11(θ)在170°~180°内的积分与在0°~10°内的积分的比值随着纵横比的增大而增大,可以表征颗粒的形状。对于不同尺寸和形状的气溶胶颗粒,[F11(0°)-F11(5°)]/5随着等表面积球半径的增大而增大,F11(θ)在170°~180°内的积分与在0°~10°内的积分的比值以及F22(θ)/F11(θ)在30°~90°内的积分随着纵横比的增大而增大,这些特性可用以判断颗粒的尺寸和形状。研究结果为颗粒粒径及粒形测量仪器的设计以及空气中有害微生物的快速探测提供了依据。