Устройство для определения размеров микрочастиц в суспензиях Советский патент 1986 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, конкретнее к технике проточных оптических анализаторов, предназначено для скоростного анализа суспензий, и может быть использовано для контроля технологических процессов в микробиологической промышленности.

Цель изобретения - повьшение точности измерений.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - диафрагма, сечение плоскостью, перпендикулярной оптической оси системы.

Устройство содержит источник 1 излучения, фокусирующий объектив 2, сопло 3 для подачи пробы в счетный объемj формирующую оптику 4 и фотоприемники 5. Формирующая оптика содержит фокусирующее устройство 6, устройство 7 устранения прямого зондирующего луча и полевую диафрагму 8. За последней установлена кольцевая диафрагма 9 и набор щелевых, апертур- ньгх диафрагм 10. Пр|н этом угловая апертура кольцевой диафрагмы соЬтав- ляет величину i и равна ширине щелевых диафрагм, а угловая апертура щеле вых диафрагм г Щелевые диафрагмы установлены осесимметрично относительно оптической оси 11 друг за другом. За апертурными диафрагмами установлен формирующий узел 12, обеспечи- |вающий выделение оптических каналов, соответствующих каждой апертурной диафрагме по их числу (набор объекти- BOB), фотоприемники связаны с системой 13 обработки сигналов.

Устройство работает следугацим об

разом. ,

Луч источника 1 объективом 2 фокусируется в счетный объем. Частицы пробы пересекают счетный объем и генерируют рассеянный поток, который попадает в формирукмцую оптику 4. Фокусирующее устройство 6 собирает рассеянный поток в полевой диафрагме 8, после чеРо расходящийся поток падает на систему кольцевой и щелевых диафрагм 9 и 10. Система кольцевой и щелевых диафрагм 9 и 10 вьщеляет составляющие рассеянного потока, соответствующие выделенным углам в диафрагме рассеяния. Формирующий узел 12 обеспечивает разделение указанных составляющих рассеянного потока на соответствующие оптические каналы и разведение их на соответствующие

й

1223087 ,J

фотоприемники. Фотоприемники вырабатывают электрические сигналы, пропорциональные мощности потока. Работа устройства основана на том, что для частиц, размеры которы г удовлетворяют условию л/

V .

л.

10

диаграмма рассеяния представляет собой интенсивный нулевой лепесток, направленный вперед вдоль зондирующего луча, и набор менее интенсивных побочных максимумов, соответствующих большим углам рассеяния, чем нулевой 15 лепесток. При этом ширина нулевого лепестка имеет порядок, определяемый по формуле

(L 7

Ро т

1.

и обратно: пропорциональна размеру частицы. Как следует из описания конструкции апертурных диафрагм, мощность потока, рассеиваемого частицами в пределах измеренного диа- размеров в кольцевую диафрагму 9, пропорциональна яркости 1 (О )

рассеивающего источника под углом , о

О , т.е. амплитуде нулевого лепест- ка рассеяния. В щелевую диафрагму 10 попадает рассеянный поток в пределах нулевого и побочных лепестков диафрагмы. Однако щелевая диафрагма в значительной степени подавляет вклад в регистрируемый поток побочных максимумов, так как исключает большую часть углового пространства, соответствующую большим углам, где расположены побочные максимумы. Поэтому мощность регистрируемого светового потока 1( в данном случае определяется рассеянием в пределах нулевого лепестка диафрагмы, В этом случае отношение сигналов рассеяния в каналах, соответствунщих кольцевой и щелевой апертурам, обратно пропорционально ширине нулевого лепестка в измерении, соответствующем протяжной части щели, т.е. обратно пропорционально размеру частиц г в этом измерении.

Очевидно, что оптимальные размеры кольцевой диафрагмы находятся из. условия, чтобы ее угловая ширина бы- ла значитель1но уже, чем ширина нулевого лепестка для частиц, соответствующих верхнему пределу измеряемых размеров г, т.е.

6 1 -I- А

3 ЧГ г

gr г

Длина щелевой диафрагмы должна быть такой, чтобы полностью перекрывать нулевой лепесток для частиц, соответ ствующих нижнему пределу интервала измеряемых размеров rg, т.е.

А

.Формула изобретения

А 4У

Устройство для определения размеров микрочастиц в суспензиях, содержащее установленные последовательно источник излучения, фокусирующий объектив, сопло для подачи суспензии в счетный объем, формирующую оптику, включающую полевую и кольцевую диафрагмы, фотоприемники, систему обра- ботки сигналов, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерений, в формирующую

230874

оптику дополнительно введены две ди-, афрагмы в виде перпендикулярных друг другу щелей, расположенных осесиммет- рично и перпендикулярно оптической оси между полевой диафрагмой и фотоприемниками, при этом угловая апертура кольцевой диафрагмы равна ширине щелевых диафрагм и определяется из условия

f, - -1 Л . -L 3 ЗГ г,

10

где г - верхний предел измеряемого

диапазона размеров; - рабочая длина волны источника излучения,

а угловая апертура щелевых диафрагм

& определяется из условия

Z 9Г г

где г

J - нижний предел измеряемого диапазона размеров частиц.

---/-1

Л7

J

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для контроля технологических процессов в микробиологической промьшшенности. С целью, повьшения точности измерений введены две щелевые диафрагмы, расположенные перпендикулярно друг другу и установленные между полевой диафрагмой и фотоприемниками осесимметрично и перпендикулярно оптической оси, что позволяет более точно измерить размер частицы путем исключения побочных максимумов в диаграмме рассеяния. 1 ил.

Редактор Н.Рогулич

Заказ 1703/44 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Составитель Н.Стукова

Техред Г.Гербер Корректор С.Шекмар