尘埃粒子计数器标准粒子信号幅度分布统计分析
为了研究激光尘埃粒子计数器标准粒子信号幅度分布，对激光尘埃粒子计数器计数信号幅度分布与传感器光敏区光强分布、采样气流中的粒子数密度、气体层流速度分布之间的关系进行了理论分析．采用自设计的带保护气套的光电传感器测定粒子计数信号幅度分布，给出的分布模型与理论分析相吻合．结果表明，尘埃粒子计数器标准粒子信号幅度分布满足对数正态分布，描述其分布的参数 犲只与光敏区光强的均匀性有关．这为尘埃粒子计数器的设计提供了理论依据．激光尘埃粒子计数器是以 ｍｉｅ散射理论为基础的测量颗粒数目及其大小的仪器．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洁净微环境中亚微米级颗粒数分布的检测和实时监控［１］，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．
国内有关激光尘埃粒子计数器的研究大多集中在测量系统［２］、光学传感系统设计［３］、信号分析模型［４５］及粒子形貌［６］等方面，近期有报道以“质量子集”［７］概念为基础，研究悬浮颗粒测量理论模型中的分形特性．而对尘埃粒子计数器的信号幅度计数统计分布进行系统性研究的比较少，实际上尘埃粒子信号幅度计数分布特征是传感器的计数效率、信号分辨率等基本性能的直接反映．
本文分析了光敏区光强分布、颗粒数空间分布对信号幅度概率分布的影响，研究了不同粒径标准粒子的信号幅度概率分布的相似性，并且应用带保护气套的特殊采样气路，测定了光电传感器的单径标准粒子信号幅度概率分布，验证其信号幅度概率分布满足对数正态分布．研究结果对改进国产激光尘埃粒子计数光电传感器的设计，提高光电传感器的性能有重要指导意义．
对于同一个传感器，不同的标准粒子的信号分布都是相似的，可以用一个统一的函数形式来描述．传感器性能决定于其光路和采样气路设计．光敏区光强决定传感器信号分布的离散度，光强分布越均匀，粒子的信号幅度分布越窄，对应传感器的粒子信号分辨率越高，若采样气流扩散，一部分粒子会进入弱光区，其信号被噪声湮没，导致传感器计数效率降低．
关键词：尘埃粒子计数器 传感器 芯片
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