Способ фотоседиментационного анализа дисперсных сред Советский патент 1989 года по МПК G01N15/04 G01N15/14 

31490603

Изобретение относится к контрольизмерительной технике, в частноск оптическим методам контроля персных сред, и может найти при- ение для определения распределечастиц диспергирования материалов размерам в порошковой металлургии, играфии, горнообогатительной, хиеской и электронной промышлен- Ю тях.

ци зо во пе ни ря но ре ра че пр ра се ру ди ра ем но в зы пр чи ме ру ни на Н ни но пр ны с ь .у но ва сл

Цель изобретения - повмшение точности анализа.

На фиг.1 изображена схема устрой ства, реализующего способ фотоседи- ментационного анализа дисперсных сред; на фиг.2 - график зависимости отношения интенсивности Gg рассеянного дисперсного средой света к ве- личине показателя ослабления зондирующего светового пучка на длине волны А 0,6328 мкм от радиуса г контролируемых частиц для угла рассеяния

0 0,5

на Лиг.3

гра

фик аналогичной зависимости Gg/ от радиуса г контролируемых частиц для угла рассеяния ; на фиг.4 график аналогичной зависимости СТ / от радиуса г контролируемых частиц, для угла рассеяния 0 на фиг.5 - график аналогичной зависимости (Jg /6 от радиуса г контролируемых частиц для угла рассеяния 0 20°. Сплошные кривые на фиг.2 - 5 соответствуют сферическим частицам серебра в воде, а прерывистая кривая соответствует сферически частицам палладия в воде.

Реал1.зация способа поясняется на примере работы устройства (фиг.1).

Устройство содержит прямоугольную кювегу 1 с плоскопараллсльными стенками, заполненную водой, гелий- неоновый лазер 2, первый 3 и второй 4 фотоприемники, конденсорн по линзу, первую диафрагму 6, коллиматорную линзу 7, приемную линзу 8, вторую диафрагму 9, и третью диафрагму 10, блок 11 сопряжения и ЭВМ (не показана) .

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый порошок помещают тонким слоем в верхней части прямоугольной кюветы-1 с плоскопараллельными стенками. После разделения частиц диперсной среды на фракции и гранита

5 0

5

0

5

0

5

0

5

ционном поле они подвергаются зондированию пучком гелий-неонового лазера 2 с длиной волны 0,6328 мкм, направление которого перпендикулярно направлению оседания частиц. Лазер 2 и оптически сопряженные с ним первый 3 и четвертый 4 фотоприем1П1ки установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения (сканирования) вдоль нап- равлепия, оседания частиц, Ирошедщий через кювету 1 свет направляется приемной линзоГг 8 через вторую диаф-. рагму 9 на первый фотоприемник, Рассеянное частицами излучение фокусируется приемной линзой 8 через третью диафрагму 10 на второй фотоприемник 4. Для изменения угла визирования рассеиваюг его объема второй фотопри- емпик 4 и третья диафрагма 10 установлены с возможностью их перемещения в фокальной плоскости приемной линзы 8, КолтгчесТво углов визирования в пределах 20 определяется заданным числом разбиения искомой гранулло- метрической кривой . Прошедшее рую цее излучение и рассеянное излучение регистрируется однопременно. Сигналы первого 3 и второго 4 фотоприем- поступают па блок 1 1 сопряжения, выполненный и виде предварительного усилителя и аналого-цифрового преобразователя. Обработка измеренных сигналов производится нп ЭВМ, с помощью которой выделяются макси- ь .умы отношения в процессе вертикального псремегчепия лазера и рассчитывается гранулометрический состав исследуемого порошка.

Отношение интенсивности Сд рассеянного части:;амп излучения к величине показателя 6;ослабления зондирующего измерения не зависит от коп центрации частиц, содержащихся в j-й пространственной зоне седимента- ционного разделения частиц по размерным фракциям, а определяется только размерами и оптическими постоянными вещества частиц. Поэтому отношение On-/6; обладает максимумами для определенных размеров частиц (задаваемых Вертикальным положением зондирующего пучка при сканировании) и определенных углов 0. наблюдения рассеянного света. Установлено, что с увеличением угла рассеяния Gj положение максимума отношения G0- /б су5

щественно смещается в область размеров частиц, / анная законность описывается выражением

tp,0i Alg r + В.

где г

радиус частиц, содержащихся в j-ft пространственной

возвратно-поступательное сканирование зондирующего светового пучка в направлении оседания частиц, регистрацию интеноивности прошедшего через исследуемую дисперсн по среду зондирующего светового пучка, иэмерение показателя ослабления зондирующего светового пучка в кажон из j-x зон

Изобретение относится к оптическим методам контроля дисперсных сред и может найти применение для определения распределения частиц диспергирования материалов по размерам в порошковой металлургии, полиграфии, горнообогатительной и электронной промышленностях. Цель изобретения - повышение точности фотоседиментационного анализа дисперсных сред. Способ включает седиментационное пространственное разделение частиц дисперсной среды по размерным фракциям, зондирование дисперсной среды перпендикулярно направлению оседания частиц световым пучком, ширина которого соответствует заданной ширине каждой из J пространсвенных зон, содержащих частицы соответствующих размерных фракций, возвратно-поступательное сканирование зондирующего светового пучка (ЗСП) в направлении оседания частиц. Интенсивность прошедшего через исследуемую дисперсную среду ЗСП регистрируют и измеряют показатель ослабления ЗСП в каждой из J пространственных зон. Для повышения точности анализа дополнительно измеряют интенсивность Σ_*220_J светового излучения, рассеянного дисперсной средой под углом *220_J к направлению ЗСП последовательно изменяемым между циклами возвратно-поступательного сканирования ЗСП, в каждом цикле возвратно-поступательного сканирования ЗСП определяют пространственное положение J-й пространственной зоны, в которой отношение Σ_*220_J/ε_J оказывается максимальным, определяют радиус R_J частиц, содержащихся в этой J-й зоне, с помощью соотношения, приведенного в формуле изобретения. По измеренной в этой J-й зоне величине ε_J определяют концентрацию N(R_J) частиц данной размерной фракции, которую используют для нахождения распределения по размерам частиц исследуемой дисперсной среды. Повышение точности достигается за счет устранения влияния неопределенности в плотности частиц на скорость и характер процесса седиментационного осаждения. 5 ил.

зоне седиментационного раз- 10 пространственного седиментапионного

деления частиц по размерным фракциям;

А и В - постоянные коэффициенты, характеризующие исследуемую дисперсную среду. Концентрация N(r|) частиц, содержащихся в j-й пространственной зоне, размеры которых соответствуют радиусу г :, может быть определена из из с

меренных значении

J

с помощью полу-

эмпирической зависимости

ej 27N(r;)a(rj+ b)% 2 r ,

где a,b и с - постоянные коэффициенты, характеризующие исследуемую дисперсную среду.

Повышение точности предлагаемого способа достигается путем устранения влияния неопределенности в плотности частиц на скорость и характер процесса седиментационного осаждения.

Формула изобретения

Способ фотоседиментационного анализа дисперсных сред, включающий се- диментационное пространственное разделение частиц дисперсной среды по размерным фракциям, зондирование дисперсной среды перпендикулярно направлению оседания частиц световым пучком, ширина которого соответствует заданной ширине каждой из j-x про- странственных зон, содержащих частицы соответствующих размерных фракций

0

разделения частиц по размерным фракциям, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа, дополнительно измеряют интен5 сивность GQ- светового излучения, . рассеянного дисперсной средой под углом 0: к направлению зондирующего светового пучка, последовательно из меняемым между циклами возвратно- поступательного сканирования зондирующего светового пучка, в каждом цикле возвратно-поступательного сканирования зондирующего светового пучка определяют пространственное поло-о жение j-й зоны пространственного седиментационного разделения частиц по размерным фракциям, в которой отношение GQ- оказывается максимальным, определяют радиус rj частиц,

0 содержащихся в этой j-й пространственной зоне седиментационного разделения частиц по размерным фракциям, с помощью соотно1чения

5

Ik6j где А и В

А If,

i

В,

постоянные коэффициенты, характеризующие исследуемую дисперсную среду, а по измеренной в этой j-й зоне пространственного седиментационного разделения частиц по размерным фракциям величине f; определяют концентрацию N(r: ) частиц данной раэ- мерной фракции, которую используют ля нахождения распределения по раз- мерам частиц исследуемой дисперсной среды.

ffo.5

Г

900

400

n

ZOO

510tS

Фа.I

Id

6l

w

f

20

ч 6 Фи.$

г

О.Ч

o,t

о0,91 г,нкн

Фм.9