Способ аспирационной оптической спектрометрии аэрозоля Российский патент 2017 года по МПК G01N21/47 G01N15/02 

Изобретение относится к области метеорологии, а более конкретно - к способам определения характеристик аэрозольного загрязнения атмосферы, и может использоваться для измерения размеров частиц атмосферного аэрозоля.

Известен способ оптической спектрометрии аэрозоля [1], при осуществлении которого используется рассеяние света в малых углах.

Этот известный способ обладает ограниченностью по углу рассеяния, поскольку он предполагает введение сравнительно большого экрана. Таким образом, отсутствует возможность выполнения измерений при достаточно малых углах рассеяния.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является известный способ аспирационной оптической спектрометрии дисперсной среды [2], использующийся в счетчике частиц «AERO TRAK 9303», при котором фокусируют излучение лазера в счетном объеме, устраняют излучение лазера, применяя световую ловушку, и осуществляют прием рассеянного света.

В этом известном решении отсутствует возможность выполнения измерений при достаточно малых углах рассеяния.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения дисперсного состава аэрозоля за счет уменьшения углов рассеяния света. Известно, что с уменьшением угла рассеяния уменьшается зависимость результата определения размера аэрозольной частицы от ее свойств. Уменьшение углов рассеяния достигается благодаря использованию эффекта поляризации света, что позволяет использовать световую ловушку (экран) с достаточно малыми угловыми размерами.

В предлагаемом способе используют некоторые существенные признаки прототипа, а именно: в нем осуществляют процесс аспирации; фокусируют излучение лазера в счетном объеме; осуществляют прием рассеянного света.

Существенными отличительными признаками предлагаемого способа является то, что поляризованное излучение направляют на область, задерживающую направленное поляризованное излучение, перед которой его экранируют, фокусируют направленное излучение в счетном объеме, находящемся перед экраном, а измеряют излучение за областью, задерживающей направленное поляризованное излучение и пропускающей излучение, рассеянное в счетном объеме, и определяют размер частицы дисперсной среды в счетном объеме по измеренному излучению.

Указанные существенные отличия позволяют повысить точность за счет исключения засветки, вызванной лазерным излучением.

Физические принципы, на которых основан предлагаемый способ, состоят в том, что лазерное излучение является поляризованным, его можно существенно ослабить перед приемником. Рассеянное излучение содержит как составляющую, которая будет ослаблена перед приемным устройством вместе с лазерным излучением, так и составляющую, которая поступит в приемник без ослабления.

Пример реализации способа.

Сущность изобретения пояснена на фиг. 1.

Для аспирационной оптической спектрометрии дисперсной среды используют прибор типа счетчика частиц «AERO TRAK 9303», в котором в качестве источника излучения используется лазер 1 с системой линз 2. Как и в счетчике частиц «AERO TRAK 9303» лазерное излучение фокусируют в счетном объеме 3. В отличие от счетчика частиц «AERO TRAK 9303» рассеянное излучение принимают, в том числе, под достаточно малым углом, где минимально влияние свойств частицы. Для устранения засветки от лазера между приемником и счетным объемом помещают экран 4 и поляроид 5, которые не пропускают излучение от лазера. Излучение, рассеянное частицей, включает две составляющих:

причем лишь одну из этих составляющих в значительной степени не пропускает поляроид. Таким образом, засветка от лазера существенно уменьшается, а после прохождения системы линз 6 фотодетектором 7 принимается излучение, рассеянное частицей. По принятому излучению судят о размере частицы.

Обоснование существенности признаков. Как следует из описания, каждый из указанных признаков необходим, а вся их неразрывная совокупность достаточна для достижения технического результата - повышения точности измерений за счет более полного исключения влияющих факторов.

Обоснование изобретательского уровня. Заявляемый способ был проанализирован на соответствие критерию «изобретательский уровень». Для этого были исследованы близкие признаки известных решений как в данной, так и в смежных областях техники. Так по источнику [3] был выявлен признак фокусировки излучения в счетном объеме. В этом известном решении [3] до фокусировки часть излучения лазера отводится на дополнительное приемное устройство. Именно благодаря этому достигается технический результат способа [3]. Однако при этом имеет место снижение точности определения размеров частиц, если учесть, что рассеянное излучение составляет незначительную часть от лазерного излучения. В заявляемом же способе данный недостаток исключен.

Таким образом, по мнению заявителя и авторов, предлагаемое техническое решение способа аспирационной оптической спектрометрии дисперсной среды в своей неразрывной совокупности признаков является новым, явным образом не следует из уровня техники и позволяет получить важный технический результат - повышение точности определения размера частицы за счет более полного исключения влияющих факторов.

Источники информации

1 Патент №2321840 Способ определения параметров частиц, взвешенных в жидкости, по спектрам малоуглового рассеяния света и устройство для его осуществления / Левин А.Д. Бюллетень изобретений №10, 2008.

2. Челибанов В., Исаев Л. Приборы для контроля чистых помещений / ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес №7, 2009, с. 48-50 (прототип).

3. Патент №2356028 Устройство для экспресс-анализа промышленной чистоты жидкостей / Бухалов В.А., Лесников Е.В., Стуканов Ф.Ф. Бюллетень изобретений №14, 2009.

Изобретение относится к области метеорологии. Способ аспирационной оптической спектрометрии аэрозоля включает направление поляризованного излучения на задерживающую область, перед которой его экранируют. Направленное излучение фокусируют в счетном объеме, находящемся перед экраном, и измеряют излучение за областью, задерживающей направленное поляризованное излучение и пропускающей излучение, рассеянное в счетном объеме. Размер частицы дисперсной среды в счетном объеме определяют по измеренному излучению. Технический результат заключается в повышении точности определения дисперсного состава аэрозоля. 1 ил.

Способ аспирационной оптической спектрометрии аэрозоля, при котором фокусируют излучение в счетном объеме, отличающийся тем, что поляризованное излучение направляют на область, задерживающую направленное поляризованное излучение, перед которой его экранируют, фокусируют направленное излучение в счетном объеме, находящемся перед экраном, а измеряют излучение за областью, задерживающей направленное поляризованное излучение и пропускающей излучение, рассеянное в счетном объеме, и определяют размер частицы дисперсной среды в счетном объеме по измеренному излучению.