Способ поляриметрического анализа оптических свойств взвешенных частиц Советский патент 1980 года по МПК G01N21/40 

длине волны излучения К для несферических частиц в эталонной взвеси; РСЫ (яД) -деполяризационное отношение для исследуемой смеси;

а - отношение интенсивностей параллельных составляющих рассеянного излучения эталонными взвесями для сферических и несферических частиц.

На чертеже ноказана зависимость Рсф (} от DCM (яД), для трех значений а и Онсф (яД)0,5.

Способ осуществляется следующим образом.

Пучок линейно-поляризованного лазерного излучения с длиной волны Я 0,63 мкм пропускают через исследуемую взвесь, содержащую частицы сферической и несферической формы, например, через смесь водяных капель и кристаллов, взвешенных в воздухе. Приемник с анализатором, в качестве которого может быть использован поляризационный фильтр, принимает излучение, рассеянное в направлении (в сторону источника). Выделяя перпендикулярную и параллельную составляющие (по отнощению к плоскости поляризации падающего излучения) рассеянного излучения поворотом фильтра, определяют деполяризационное отношение исследуемой взвеси Dct,(n,K). Приготавливают образцы эталонных взвесей сферических частиц (капель) и несферических части.ц (кристаллов льда), причем, изменяя объемную концентрацию тех и других частиц разбавлением, добиваются, чтобы объемные коэффициенты рассеяния «эталонных взвесей были одинаковыми асфЩ ОисфС), облучают пучком излучения от того же источника или другого (с той же длиной волны К и той же ориентацией плоскости поляризации) поочередно образцы эталонных взвесей сферических и песферических частиц, оиределяют деполяризационное отношение Онсф (я. А,) и отнощение а. По результатам указанных измерений находят вклад в общий коэффициент рассеяния капель и кристаллов. Так, если нсф(я, 1) 0,5; ,5 и /)см(я, Я) 0,2, то вклад капель /сф(0,63) Люф (0,63) 0,5. Поскольку нсф(я, ) и а являются относительными величинами, мощность второго пучка или чувствительность приемника не влияют на результаты определения этих величин.

Проведение анализа эталонных взвесей отдельно сферических и несферических исследуемых частиц обеспечивает возможность определения вклада тех и других частиц, когда они взвешены совместно в произвольной пропорции в объемный коэффициент рассеяния смеси частиц, чего не позволяют делать известные способы. Коэффициент рассеяния является одной из важных оптических характеристик рассеивающей среды. Он зависит не только от концентрации тех и других частиц, но и от расСбивающих свойств частиц, определяемых в свою очередь размерами, формой и комплексным показателем преломления вещества частиц. Кроме того, коэффициенты рассеяния асф(Я) и апсф(А.) пропорциональны массовой концентрации частиц Мсф и , поэтому отношение Рсф ()/Люф () определяет относительную массовую концентрацию частиц:

сф(0//„сф(-)-const..

Инсф

Фиг)фа 1, на которой показана зависимость РсфЬ-) от Всм(п,К} для нсф(п:,Я) 0,5 и трех значений а, характеризует чувствительность значений деполяризационного отношения смеси Пс.м(я,Х) и вкладу сферических частиц в общий коэффициент рассеяния смеси стсм(Я). Значения нсф(я,.) 0,5 и ,5 получены для взвесей кристаллов льда в воздухе и капель воды в воздухе при . 0,63 мкм. Следовательно, график для ,5 на рисунке соответствует случаю облачной среды смешанного фазового состояния.

Таким образом, использование предлагаемого способа поляриметрического анализа оптических свойств взвешенных частиц обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: позволяют определить вклад сферических и/или несферпческих частиц в объемный коэффициент рассеяния излучения взвеси из смеси этих частиц, что дает возможность осзществлять непрерывный контроль за относительной массовой концентрацией тех и других частиц.

Кроме того, использование предлагаемого способа позволяет определять абсолютные значения коэффициентов объемного

рассеяния и массовой концентрации сферических и несферических частиц в исследуемой взвеси, если одновременно с указанными параметрами измерять объемный коэффициент рассеяния смеси частиц.

Формула изобретения

Способ поляриметрического анализа оптических свойств взвешенных частиц сферической и несферической формы, включающий облучение исследуемой среды линейно-поляризованным излучением и измерение деполяризационного отношения в сигнале обратного рассеяния, отличающийс я тем, что, с целью определения относительных вкладов, в объемный коэффициент рассеяния, вносимых отдельно сферическими и несферическими частицами, формируют эталонные взвеси сферических и несферических частиц отдельно, обладающие

одинаковыми объемными коэффициентами

рассеяния и осуществляют указанные выше операции для эталонных взвесей, а также измеряют отношение интенсивностей параллельно-поляризованных составляющих излучений, рассеянных эталонными взвесями, и определяют вклад сферических частиц ио формуле

р () -Дисф(-) - Дсм ()

(-)--Оем(я /.).«-

где 1)нсф(я, .)-деполяризациокисе отнощение в сигнале обратного рассеяния (угол л) при длине волны излучения v, для несферических частиц в эталонной взвеси; Дсм (я,.)-деполяризационное отношение для исследуемой смеси;

а - отношение интенсивностей параллельно-поляризован,ных составляющих рассеянного излучения эталонными взвесями для сферических и несферических частиц.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США N° 3724952, кл. 356-103, опублик. 1973.

2.Sassen К. «Depolarisation of laser light backscattered by Artijicial Clouds

Appe, Heteor, 1974, v 13, №8, pp. 923- 933 (прототин).

0,25Q5 )см(31,Х)

0

Лнсср(,Х)-0.5

1 a 1,0 2-a 1,5 3-a 2,o