LISST-VSF体散射相函数测量仪

LISST-VSF，是Sequoia推出的原位体散射测量仪，并具有一定的偏振区分能力。该仪器通过将标准的LISST环形探测器与旋转的“眼球”光学组件结合，在水中覆盖从0.1°到150°的角度范围。入射激光束的偏振方向在水平和垂直之间交替变化，接收到的散射光被分成两个线性偏振分量，并由独立的光电倍增管检测，从而可以计算颗粒VSF和线性偏振度（DoLP）。LISST-VSF可编程并由外部供电。

● 原位测量散射穆勒矩阵（Mueller matrix）中的P11（VSF）、P12（DoLP）和 P22（球形度）            
● 在0.1°至15°的小角度范围内仅测量VSF（P11），采用32个对数分布的角度步长。            
● 仅使用两个经过绝对辐射灵敏度（A/W）校准的探测器。            
● 旋转眼（Roving Eyeball™）光学系统支持在15 ~ 150°测量区间内实现1度的角度分辨率。            
● 每组测量集的采样速率为4秒（包括“旋转眼”在激光垂直偏振和水平偏振状态下各转动两圈）。            
● 通过激光调制（Laser modulation）技术消除日光干扰。            
● 通过激光功率调节（Dimming）技术扩展了 VSF 测量的动态范围。            
● 大小角度的测量数据集成在单一数据流中，并包含深度和温度信息。

● 光在去离子水中进行气泡研究，有助于将模拟结果与实验数据进行比较，以理解海洋条件下气泡对光散射的理解。            
● 测量散射相位函数，将数据与米氏理论拟合以研究不同波长的散射行为：这对于准确的辐射传输模拟至关重要。            
● 固有光学性质（IOP）和散射相位函数的深度剖面收集，为无风产生气泡时的散射模式提供见解。            
● 模拟水下对空光学无线通信（OWC）通道，帮助理解气泡数量对系统性能的影响。            
● 微塑料的角度分辨偏振光散射测量，对于理解微塑料悬浮光学特性至关重要。            
● 开发改进的多变量算法以估算海洋颗粒有机碳浓度。            
● 颗粒质量浓度与粒径分布表征。            
● 聚苯乙烯珠悬浮液和海洋颗粒研究，校准校正通过米氏散射计算验证。            
● 相函数原位测量            
● 多重散射效应研究。            
● 更好地理解背向散射的角分布，这对于推导双向反射分布函数（BRDF）修正和提高遥感反射率精度至关重要。            
● 对体积和亚微米颗粒粒径分数的详细分析，有助于计算背散射系数。

“眼球”模式 LISST-VSF采用了独特的光学设计，不同于以往的设备采用下面三种方法，只观察某一个特定的扇区（左侧），单一探测器旋转（中间），而LISST-VSF 采用的是一个旋转的“眼球”模式（右侧）。

                   
“眼球”观测的方向与其窗口垂直。随着眼球的旋转，它会观测激光束的不同段落，从而实现对不同角度散射信号的捕捉。通过这种方式，可以在 15° 至 150° 的范围内测量体积散射函数（VSF）。仪器分别测量入射激光在“水平”和“垂直”两种偏振状态下的散射情况。对于每种偏振状态，眼球收集到的散射光会被进一步分解为两个偏振分量。通过每个散射角下的这四组测量数据，即可解算出 VSF（也称为P11）以及穆勒矩阵元素P12和P22。
小角度与散射系数 对于约 15° 以下的小角度（前向散射）使用同心硅环探测器。 根据测得的外推至150°的VSF数据，可以计算出总散射系数b（缺失的 150°-180° 部分的贡献量通常小于1%）。光束衰减系数则通过环形探测器获得的光学透过率测量值来估算。
野外作业创新功能 为了确保野外作业的可靠性，该仪器整合了一些创新特性：
1、自动增益控制：眼球后方的光电倍增管（PMT）增益可自动调节，以确保在保持高灵敏度的同时不发生信号饱和。
2、动态范围扩展：在测量 15° ~ 40° 范围内的强散射信号时，仪器会自动调暗激光功率；在测量大角度弱信号时则恢复全功率，从而显著扩展了 VSF 的动态范围。
3、环境光抑制：通过对激光进行高频斩波（Chopping）调制，有效地剔除了环境背景光干扰。