Устройство для определения концентрации и размеров частиц в жидкостях Советский патент 1988 года по МПК G01N15/14 

00

о

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для определения концентраций и размеров твердых частиц, находящихся в жидкости.

Целью изобретения является расширние диапазона регистрации частиц в сторону частиц малых размеров.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит источник 1 излучения, фокусирующую оптическую систему 2, сопло 3, выходное сечение которого выполнено в виде круга диаметром 4 мм для формирования ци- линдрической струи 4 жидкости, ловушку 5, объектив 6 для сбора рассеянного излучения и формирования счетного объема с полной опертурой 90°, полупрозрачное 7 для разде- ления светового потока, две полевые диафрагмы 8 и 9 с прямоугольными размерами 100x80 и 300x100 мкм соответственно, которые установлены в плоскостях изображений, соответству- ющих плоскости в пространстве предме тов, проходящей через точку внутри струи жидкости, смещенную по оси луча от центра струи в сторону линзы 2 на 2,1 мм (апланатическая точка), причем большая диафрагма 9 вьщеляет объем, где осуществляются условия равномерного освещения, меньшая диафрагма 8 выделяет центр объема, выделяемого диафрагмой 9, приемники 10 и 11 излучения, усилители 12 и 13 козффициенты усиления которых выбраны из соотношения 1 К ,/K,2«i Sg/Sg где К ( и К ,5 - коэффициенты усиле- ния усилителей 12 и 13 соответствен-

S, площади соответствуюно; Sg и

щих диафрагм, устройство 14 сравнени

и анализатор 15 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Частицы, находящиеся в струе жидкости, рассеивают излучение источника света, которое собирается объективом для сбора рассеянного излучения и формирования счетного объема, прямо прошедшее излучение гасится ловушкой 5. Частицы, прошедшие вблизи плоскости предметов -объектива 6, дают изображение, попадающее на отверстие полевой диафрагмы 8 и, следовательно, на центр полевой диафрагмы 9. В этом случае импульс с усилителя 13 имеет большую амплитуду, чем соответствующий той же час

to

5 0 5 0 5 0

5

0

5

тице импульс с усилителя 12, и устройство „сравнения пропускает импульс с усилителя 13 на анализатор 15 им-- пульсов, частица регистрируется. Ii

Частицы, изображение которых не попадает на отверстие полевой диафрагмы 8, и частицы, прошедшие вне предметной плоскости объектива, не регистрируются, так как они вызывают на выходе усилителя 13 импульсы, амплитуда которых меньше, чем амплитуда соответствующих импульсов, снимаемых с усилителя 12, и устройство 14 сравнения не пропускает эти импульсы на анализатор 15 импульсов.

Таким образом, (регистрируются только частицы, прошедшие вблизи апланатической точки и находившиеся в одинаковых условиях освещения.

Цилиндрическая переломляющая верхность струи позволяет увеличить , горизонтальный угол сбора| рассеянного излучения до 140, что вызывает повьш1ение чувствительности устройства. При использовании гелий-неоново- го лазера ЛГН-105 мощностью 2 мВт устройство позволяет регистрировать полистироловые микросферы диаметром 0,1 мкм с соотношением сигнал/шум не и разрешением по размерам 100 А (мкм).

Формула изобретения

Устройство для определения концентрации и размеров частиц в жидкостях, содержащее последовательно расположенные источник излучения, фокусирующую оптическую систему, сопло, формирующее поток жидкости, перпендикулярный оптической оси и фокусирующей оптической системе, объектив для сбора рассеянного излучения и формирования счетного объема, измерительный приемный канал, содержащий последовательно расположенные полевую диафрагму, приемник излучения и усилитель, а также ловушку для погашения прямого излучения, анализатор импульсов, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона регистрации частиц в сторону частиц маднох размеров, в него введены управляющий приемный канал, аналогичный измерительному приемному каналу, полупрозрачное зеркало, расположенное после собирающего объектива, направляющего световой

поток на полевые диафрагмы приемных каналов, схема сравнения, входы которой соединены с выходами приемных каналов, а ее выход - с входом анализатора импульсов, причем поле зрения полевой диафрагмы управлякнцего канала меньше и расположено в центре поля зрения измерительного канала, а коэффициенты усиления каналов выбираются из соотношения 1 Ки/К

о /о с

1 Su/Sij где 8ц, Кц, 8ц, К площади отверстий диафрагм и коэффициенты усиления измерительного и управЖидкость

ляющего каналов соответственно, выходное сечение сопла выполнено в виде круга, для горизонтального размера меньшей диафрагмы $ выполняется .соотношение

.tgei/2.-(I)

где R - радиус выходного сечения

сопла; V - увеличение собиракицего объек

Tttsa;

t - yroft сбора рассеивающего излучения.

Изобретение относится к технике измерений концентрации и размеров частиц в жидкости. Цель изобретения расширение диапазона регистрации частиц в сторону частиц малых размеров. Струе жидкости с исследуемыми частицами придается цилиндрическая форма и регистрируются только частиюл, проходящие через определенное сечение струи. Данна я селекция достигается тем, что применена двухканальная схема регистрации, характеризуемая определенным соотношением площадей полевых диафрагм и коэффициентов усиления каналов. Регистрация частиц, проходящих через определенное .сечение струи, позволяет использо-с вать поверхность струи как оптичес- - кий элемент. Этим достигается увели- чение горизонтального угла сбора рассеянного излучения до 140, что и обусловливает увеличение чувствительности устройства. 1 ип. i (О

1Z

15