Оптический детектор аэрозолей Советский патент 1991 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к приборам регистрации дисперсных взвешенных частиц в газах или прозрачных жидкостях, и может быть использовано для измерения концентрации и дисперсного состава аэрозолей в газах и в воздухе, а также механических примесей в жидкостях.

Целью изобретения является повышение чувствительности измерения малых счетных концентраций и размеров высокодисперсных аэр(лолеи

На чертеже изображен предлагаемый детектор.

Оптический детоктор аэрозолей содержит источник 1 света, рабочую камеру 2, набор кольцевых диафрагм 3 (не менее двух) из светопо лишающего материала, фотоприемник А, кчнял 5 ввода потока г, аэрозолем, каналы чистых потоков: обдувочного 6 и дополнительного 7, гаситель 8 излучения, являющийся одновременно каналом вывода потока, с побудителем расхода (не показан), блок 9 формирования потоков, источник 10 аэрозолей, блок 11 регистрации и блок электропитания (не показан).

Апертура диафрагм и расстояние между ними выбираются так, чтобы на поверхность фотоприемника 4 попадал свет только от приосевой области рабочей камеры, а стенки камеры находились в тени диафрагм 3.

Детектор работает следующим образом

При подаче электрического питания к детектору загорается источник 1 света, включаются фотоприемник 4 и блок 11 регистрации, побудитель расхода и блок 9 формирования потоков создают расходы через

сь

ч| О

кэ

00

о

рабочую камеру 2, причем характер течения ламинарный. Поток с аэрозолем из источника 10 аэрозолей через канал 5 и внутренний концентрический зазор в ближайшей к рабочей камере диафрагме входит в объем камеры 2. Одновременно сюда из блока 9 формирования потоков через канал 6 и внешний концентрический зазор подается чистый обдувочный поток газа или жидкости, а через канал 7 и центральное отверстие диафрагмы - малый дополнительный поток чистого газа или жидкости.

Обдувочный поток выполняет роль рубашки для потока с аэрозолем, удерживая аэрозоль в приосевой области, малый дополнительный поток препятствует проникновению аэрозоля из рабочей камеры в пространство за диафрагмами, что могло бы снизить быстродействие детектора и исказить результаты измерения.

При отсутствии в рабочей камере частиц аэрозоля свет непосредственно от источника 1 излучения из-за диафрагмирования не достигает фотоприемника 4. При появлении в потоке аэрозоля его частицы движутся вдоль оси рабочей камеры 2 вплоть до выхода из нее в гаситель 8 излучения, освещаясь при этом со всех сторон ( с 4яср) объемным источником 1 света, Часть света, рассеянного частицами аэрозоля в направлении фотоприемника 4, через отверстия в диафрагмах попадает на него. Сигнал с фотоприемника усиливается, обрабатывается и записывается в блоке 11 регистрации. По величине сигнала от отдельных частиц можно получить информацию о спектре размеров части аэрозоля, так как интенсивность рассеяния быстро возрастает с увеличением размера частицы в релеевской области, г « Я , где г А- радиус аэрозоля;Х- длина волны света, интенсивность I пропорциональная шестой степени радиуса I r .

При регистрации монодисперсных аэрозолей сигнал прямо пропорционален концентрации частиц. В качестве объемного источника света могут быть использованы ультрафиолетовые газоразрядные лампы, например шариковые высокочастотные безэлектродные лампы. Повышение чувствительности в предлагаемом детекторе высокодисперсных аэрозолей достигается за счет полноты использования света - в данное направление рассеивается свет, собранный практически с полного телесного угла - 4 л, такие за счет отсутствия рассеивающих элементов (за исключением гасителя излучения, освещаемого к тому же лишь малой частью полного светового потока источника) в поле зрения фотоприемника и применения источника не видимого, а коротковолнового ультрафиолетового света - согласно Релею интенсивность светорассеяния обратно пропорциональна четвертой степени длины волны света (l-v А4).

Предлагаемое устройство, использую0 щее безэлектродную ртутную высокочастотную лампу мощностью 2 Вт и фотоприемник - кювету с раствором родамина Б в этилен- гликоле в сочетании с фотодиодом Ф24К, применяется для детектирования аэрозо5 лей с размером 0,1-0,2 мкм. Раствор родамина с квантовым выходом приблизительно единица преобразует ультрафиолетовый свет в полосу оранжевого с длиной воины около 6000°А. С его помощью можно реги0 стрировать отдельные частицы такого аэрозоля, когда сигнал превышает флуктуации фона не менее, чем в два раза.

Формула изобретения

51. Оптический детектор аэрозолей, содержащий источник света, диафрагмы, рабочую камеру, соединенную с каналами ввода и вывода потока аэрозоля и каналом обдувочного потока, гаситель излучения из

0 светопоглощающего материала в виде плавно изогнутой трубки, фотоприемник, соеди- ненный с блоком регистрации, блок формирования потоков и блок электропитания, отличающийся тем, что, с целью

5 повышения чувствительности измерения малых счетных концентраций и размеров высокодисперсных аэрозолей, рабочая камера, выполненная в виде цилиндрической трубки из прозрачного для света материала,

0 помещена внутри объемного источника света и снабжена каналом дополнительного обдувочного потока, причем ряд кольцевых диафрагм размещен последовательно вдоль оси камеры на одном из ее торцов, а

5 ближайшая к камере диафрагма имеет центральное отверстие и два концентрических зазора, посредством которых камера соединена соответственно с каналом дополнительного обдувочного потока, с каналом

0 ввода потока с аэрозолем и с каналом обдувочного потока, а гаситель излучения расположен на противоположном торце камеры. 2. Детектор по п.1,отличающийся тем, что, рабочая камера помещена внутри

5 баллона ультрафиолетовой газоразрядной лампы.

8

Изобретение касается аналитического приборостроения и может быть использовано для регистрации дисперсных взвешенных частиц в газах или прозрачных жидкостях. Целью изобретения является повышение чувствительности измерения малых счетных-концентраций и размеров высокодисперсных аэрозолей. Для этого рабочая камера в виде цилиндрической трубки выполнена из прозрачного для света материала и расположена внутри объемного источника света, на одном из торцов рабочей камеры вдоль ее оси последовательно размещены кольцевые диафрагмы и фотоприемник, на другом торце установлен гаситель излучения в виде плавно изогнутой трубки, с помощью которой рабочая камера связана с каналом вывода потока. Причем ближайшая к камере диафрагма имеет центральное отверстие и два концентрических зазора, посредством которых обьем рабочей камеры соединен соответственно с каналами дополнительного потока газа, потока газа с аэрозолем и обдувочного потока газа. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. СП с