Способ дисперсионного анализа частиц Советский патент 1986 года по МПК G01N15/02 

S

СО

СПОСОБ ДИСПЕРСИОННОГО АНАЛИЗА ЧАСТИЦ путем облучения анализируемых частиц электромагнитнымизлучением и регистрации изображения частиц, отличающийся тем, что, с целые повышения точности и ускорения процесса анализа частиц в объеме, последние облучают частично-когерентным излучением со степенью когерентности 0,5-0,7 и измеряют внутренний и внешний диаметры дифракционного кольца изображения частицы.

С71 4ib

СЛ Изобретение относится к технике определения дисперсного состава аэр золей и может быть использовано в тех областях науки и техники, где требуется анализ микроструктуры рас пьшенных твердых и жидких веществ, например в метеорологии для измерения дисперсного Состава гидрометеаров, а также в механике и химии для анализа микроструктуры распыленных жидкостей и порошков. Известны способы регистрации и измерения различных микрообъектов, находящихся во взвешенном состоянии в газах и жидкости (аэро- и гидрозо ли, кровяные тельца и др.) либо распределенных в объеме веществ (поры, треки осколков ядерного деления, дислокации в пленках металло и др.), основанные на анализе полученных на фоточувствительном мате риале изображений частиц. . Находящиеся в рабочем объеме оптического прибора частицы освещают, получают замороженные изображения отдельных частиц или их совокупност по которым судят о размерах -частиц и их концентрации. Однако при этом вносится существенная погрешность в измерениях, связанная с неопределенностью глуби ны счетного объема. Кроме того, таким образом невозможно определят распределение исследуемых частиц в направлении, перпендикулярном к плоскости наводки. Осуществление же и обработка результатов измерения голографических способов,дающих такую информацию, сопряжены с большой сложностью. Целью изобретения является повышение точности и ускорение процесса анализа частиц в объеме. Цель достигается тем, что исследуемь е частицы облучают частичнокогерентным излучением со степенью когерентности 0,5-0,7, регистрируют изображения частиц и измеряют внут ренний и внешний диаметры дифракцио ного кольца изображения частицы. Опера л 1я облучения частиц светом частичной когерентности обеспечивает получение вокруг изображения частицы, находящейся вне плоскости наводки, формирующей изображение оптической системы, только одного дифракционного кольца, причем ширина этого кольца не зависит от разме 4 частицы и определяется положением ее в рабочем объеме. Эмпирическая зависимость между шириной кольца и удалением частицы от плоскостинаводки служит для определения соответствующего удаления, что позволяет судить о положении частицы в пространстве, а также уточнить ее размер. Кроме того, знание удалений частиц от плоскости наводки позволяет точно определять и регулир вать глубину счетного объема в зависимости от концентрации частиц, регистрируя только частицы с величиной удаления не более заданного. Способ дисперсионного анализа частиц осуществляется при помощи устройства, содержащего источник электромагнитного излучения (лампу накаливания или импульсную лампу-всрьшку), оптические системы формирования счетного объема и пучка излучения, падающего на этот объем, и регистрирующую аппаратуру. Причем оптическая система формирования упомянутого излучения снабжена приспособлением для придания этому пучку степени когерентности, равной 0,5-0,7 (например, светофильтром с полосой пропускания , 1/4-1/6А ,- где Л- средняя длина волны излучаемого спектра) и системой линз, формирующих плоский фронт пучка. Тот же результат может быть достигнут при помощи системы двух линз, одна из которьпс формирует изображение источника света в передней фокальной плоскости другой, где размещена диафрагма, диаметр которой таков, что световой пучок в плоскости наводки объектива имеет нужную степень когерентности. Из0бражения частиц регистрируются при помощи фотоприставки или приемной телевизионной трубки. Обработка полученных изображений частиц может быть автоматизирована. Работа осуществляется следующим образом. Сначала подбирают необходимую степень когерентности и осуществляют градуировку. Для этого подложку с осажденными на ней частицами различных размеров помещают в счетный объем оптической системы и. либо путем изменения расстояния от источника света до плоскости наводки, либо изменяя дйину когерентности светового луча при помощи полосых

3 5

фильтров, добиваются такого положени когда в плоскости изображения первое дифракционное кольцо вокруг изображения частицы будет иметь яркость вьпие окружающего фона, а интенсивность последуюпщх колец не будет превышать интенсивности фона. Перемещая подложку с осажденными на ней частицами известного размера в счетном объеме, для каждого ее положения измеряют диаметр изображения и ширину дифракционного кольца у частиц разных размеров. Затем строят зависимость между шириной кольца, а также усредненной величиной поправки на размер изображения и величиной удаления. После этих предварительных операций приступают к основным изме рениям. Исследуемые частицы пропускают через освещаемый частично-когерентным излучением счетный объем, регистрируют получаемое изображение, измеряют на нем параметры изображений отдельных частиц и по ширине ди744

фракционного кольца определяют величину смещения каждой из них относительно плоскости наводки и корректируют размер.

С помощью указанных выше операций можно определять размер частиц с точностью до 5-7% во всем рабочем объеме. Если же требуется более высокая точность, то весь диапазон измеряемых размеров разбивают на ин.тервалы и вместо зависимости усредненной величины поправки на размер от удаления частицы от плоскости наводкя строят зависимость размера изображения частиц от их удаления для каждого интервала, по которвй и определяют поправку на размер.

Для определения координат частиц в пространстве объектив оптической системы снабжают насадкой, предотвращающей попадание частиц в пространство между передней поверхностью об ектива и плоскостью наводки.