Устройство для измерения дзетапотенциала Советский патент 1980 года по МПК G01N27/26 

Изобретение относится к области физико-химического анализа, преимущественно к измерению дзетапотейциала микроэлектрофорезом и может быть использовано при обогащении полезных ископаемых, исследовании почв, в кол лоидной химии, медицине и т.д. Известны устройства для измерения электрофоретической подвижности частиц, в которых электрофоретическо движение частицы уравновешивают или импульсами давления, воздействую щими на частицу навстречу движению частицы 1 или встречным потоком жидкости, скорость которого регулиPVJOT с помощью кранов 2. Однако в этих устройствах не обеспечивается точность измерения этс1лойной скорости движения, что приводит к зна4и тельным погрешностям. Ближайшим j техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство для измерения дзетапотенциала микроэлектрофорезом, включающее в себя горизонтальную электрофоретИческую ячейку, источник электрического тока, соединенный с электродами, микроскоп с осветителем, видикон сполосами на экране, указатель дзетапотенциала и формирователь выходного сигнала 3. В этом приборе дзетапртенциал определяется измерением электрофоретической скорости частиц, взвешенных в пробе и движущихся в электрическом поле измерительной трубки электрофоретической ячейки. Движущиеся частицы отображаиотся на экране видиокона, объектив которого оптически связан с микроскопом. Скорость движения частиц визуально сравнивается с эталонной скоростью движения полос, изображенных на экране видикона. Данные скорости движения частиц и другие данные пробы подаются через блок подготовки данных в ЭВМ, где по известным формулам вычисляется и отображается величина дзетапотенциала пробы. Недостатком такого устройства является малая разрешающая способность, присущая принятой оптической схеме микроскопа-наб.людение в светлом поле недостаточная точность измерения, вызванная трудностью визуального сравнения скоростей одновременно движущихся изображений на экране видиокона полос и частиц пробы, сложность структурной схемы и входящих в нее элементов, не полная автоматизация. измерения. Целью изобретения является повыше ние разрешающей способности,Точност измерения и упрощение конструкции. Достигается это тем, что в предл гаемом устройстве электрофоретическ ячейка снабжена приводом и выполнен с возможностью Ъеремещения в горизо тальном направлении, в цепь питания электродов электрофоретической ячей ки включен потенциометр, а полосы на экране видиокона выполнены неподв ными. Привод может быть выполнен в виде синхронного микродвигателя с преобразователем вращательного движения в поступательное, а оптическа ось микроскопа установлена перпенди )кулярно оптической рей осветителя. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. , . Схема содержит электрофоретическую ячейку 1 включаиощую камеры 2 разделенные полупроницаемыьот мембранами 3, например, из ацетилцеллюлозы, прозрачную измерительную труб ку 4, рабочие электроды 5, дополнительные электроды 6, при этом полости камер с электродами 5 заполнены например, 0,5% раствором хтюристого ндтрия, а полости с электродами 6 и Измерительная трубка 4 заполнена пробой. Схема содержит также сосуд 7с пробой, электромагнитный клапан 8слива пробы, сосуд 9 сбора пробы, источник 10 электрическЪго тока, ми роскоп 11, объектив 12 видикона, осветитель 13, синхронный микродвигатель 14, преобразователь 15 вращательного движения в поступательное, устройство 16 сравнения эталон ной скорости с электрофоретической, видикон 17, источник 18 стабилизированного постоянного тока, указа. тель 19 величины дзетапотенциала, выходное сопротивление 20 и нульиндикатор 21. Нуль-индикатор 21, включающий в себя сетку-модулятор 2 фотоэлектрический детектор 23, усилитель-формирователь 24 видеосигнал реле 25 с контактами Р и Pg, программнйе устройство 26 с контактами ПУ 1,...ПУ 4, термостат 27, кнопку KJ включения устройства в электрическую сеть, кнопки К 2 и К включения идикона и указателя дзетапотен цИги|р . при ручном-визуальном измерении и кнопку . для включения программного устройства в автоматическом режиме измерения. Устройство работает следующим об разом. Осветителем 13 освещается проба заключенная в измерительной трубке 4, свет окрашенный от частиц взвешенных в пробе, пройдя через оптические устройства микроскопа 11 и объектив 12 и видиокон 17,отражает на экране видиокона эти частицы,движущиеся горизонтально с эталонной скоростью. Эталонная скорость сообщается микродвигателем 14 и преобразователем 15 электрофоретической ячейке 1, следовательно и частицам, взвешенным в пробе, заключенной в измерительной трубке 4. На электроды 5 электрофоретической ячейки подается потенциал от стабилизированного источника тока 18. Устройством 16 потенциал на электродах 5 повышается до тех пор , пока электрофоретическая скорость частиц не сравняется с встречно направленной эталонной скоростью, что визуально фиксируется на экране видиокона 17 остановкой частиц на фоне неподвижных вертикальных полос. В этот момент нажимается кнопка Кз, и указатель 19 отображает величину дзетапотенциала пробы. .1 В автоматическом режиме устройства для измерения дзетапотенциала работает следующим образом. Свет, отраженный от движущихся в измерительной трубке 4 частиц, пройдя через объектив, отразившись от зеркаламикроскопа 11, модулируется в решетке 22 и попадает на фотодетектор 23, где.световые импульсы преобразуются в электрические,усиливаются и формируются усилителем-формирователем 24. В момент сравнения эталонной и электрофоретической скоростей частицы останавливаются, модуляция прекращается, ток на выходе усилителя-фбрмирователя 24 скачком уменьшается, реле 25 срабатывает, замкнув контакты Р и разомкнув контакты / при этом включаются указатель 19 дзетепотенциала и выходное сопротивление 21, с которого выдается сигнал, пропорциональный величине дзетапотенциеша, отключается устройство 16, чем запоминается величина дзетапотенциала На указателе 19 и сопротивлении 2Q, В процессе измерения программное устройство 26 автоматически включает и отключает с заданной последовательностью элементы схемы контактами ПУ 1,,..,ПУ 4. Процесс измерения завершается включением клапана 8 слива пробы. Предлагаемое устройство для измерения дзетапотенциала по сравнению с известным обеспечивает следующие преимущества: повышение разрешающей способности повышение точности измерения применением нулевого метода сравнения эталонной ,и электрофоретической скоростей, сообщением эталонной скорости непосредственно электрофоретической ячейке, индикацией нулевой скорости видиоконом на экране которого неподвижные вертикальные