Изобретение относится к оптическим измерениям и может быть использовано для определения средних размеров мелкодисперсных однородных и неоднородных концентрических сферических частиц, в частности центров светочувствительности и окраски фотохромных стекол. Известен способ определения среднего размера частиц, основанный на измерении распределения частиц по раз мерс1М, заключакяцийся в выделении монодисперсных фракций и их последующем анализе lj. Недостатком способа является непри менимость его для частиц, диспергированных в твердом веществе. Известен также способ контроля размеров монодисперсных частиц по отношению потоков рассеянного в двух направлениях излучения, заключающийся в графическом сопоставлении экспериментально измеренного отношения потоков с рассчитанным для монодиспёрснцх частиц по формулам . Недостатком способа является ограниченность области применения. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ определения функции распредеде ния частиц по размерам, основанный на разделении частиц в процессе центрифугирования на монодисперсные фракции, в котором по отношению рассеянного под разными углами излучения, определяют размер частиц, используя расчетную формулу f 3 3Недостатком известного способа является необходимость выделения монодисперсных фракций и пригодность его только для узкоТРо интервала размеров частиц с параметром дифракции в интервале 1-10: р-аТь а/Л, где h - радиус Частицы; X - длина волны излучений в вакууме} WQ- показатель преломления связующей среды. При. уменьшении параметра р отношения потоков излучения,., по которым определяется размер частиц, он стре- мится к единице и измерение размеров становиться невозможным. Цель изобретения - расширить диапазон измерения размеров частиц в область мелких частиц с р 0,5. Эта цель достигается тем, что согласно способу измеряют составляютую рассеянного излучения, поляриэо ванную в плоскости наблюдения, в напргшлении, перпендикулярном направле нию распространения падающего направ ленного монохроматического пучка, соответствующем минимуму углового распределения рассеянного света и пр угле 30 + 1 определяют средний радиус YO по формуле у. Ju- ,ГГ 4Г2ГГ О хтст . Л длина волны падающего излучения, И1д- показатель преломления свя зующей среды; F - определяемся показателями преломления и отношения ра меров ядра и оболочки частицы, G зависит от разделения частиц по размерам; Зе - отношение интенсивностей излучения, рассеянного под углом 30±1 и 90 соответственно. Центры светочувствительности или окраски фотохромных стекол представ|Ляют собой двухслойные частицы, состоящие из ядра и оболочки. Возможность расширения диапазона измерения размеров частиц в област малых размеров можно показать следующим образом. Если рассматривать расстояние по ансамблю однородных рассеивагадих час тиц, то используя решение Ми, для углов рассеяния в-30°и в 90° для co тавлякхцей рассеянного излучения, поляризованной в плоскости наблюдения, получим; 4 А. {АЛОЛ - ., О 1К R lJ($p-)--Jj r%:r-b,, (2) ® 1 .(З) г . () . 2- 36 .( g) , i (жЛ-а.К qW. (),vo.з/2)(1i cy4av4 3)(yrtj « 01 параметр, ф для центров разных размеров, равен 1,4. Для полидисперсной среды, используя формулы (8) и (9),: считая, что распределение частиц по размерам (f можно аппроксимировать у -распределением, т.е.: f(v-) () где а и Ь - параметры распределения связанные со средним радиусом . Г и i-Scm-,)-,fdp... „ lu ; Yi-i--, относительный комплексный показатель преломления частицы; - радиус частины. Из (1) и (2 J имеем, что отношение 2Л . -г ---pcw l, ) Р )- ( a()(vn42) Из (7 имеем o- i VFMV5 Это соотношение позволяет найти мер частицы KQ по относительной бине минимума индикатрисы рассеяX для монодисперсных сферичесчастиц. В случае двухслойных концентричес сферических частиц, состоящих ядра и оболочки, как показывают четы, формулы (7) и (8 нескольтрансформируются;-(,i9), ей) . yrij уи In l flif , Уг - комплексные показатели преломления ядра и оболочки, соответственно;a-fi/. f } - внешний и. внутренний радиус оболочки, соответственно. -i) И+ ami) ж1-1(и12:-() i| -3jgwi; ( rt() ) . персией распределения ( соотноиями Ь--- Цч} учим для однородных, частиц Qto) ; у -с ° 21Ст, 4 ) ТЩно) чения функции G(Q), приведенные абл.1.
ii:i:::::iz:i
П)/
Таблица 1
10
Видно, что при ()величина (5СО) формула (15) переходит в 1,8) для монодисперсной среды. В случае центров светочувствительности и окраски (двухслойных частиц)имеем : о- Slew о, V|F1t rц.nJД),Ca) Анализ измерений показывает, что величину d можно считать по-. стоянной и равной 4 .В этом случае формулы Для определения среднего раз мера упрощаются. Вместо ОСа)в (15) и
Примечание: Левый столбик соответствует рассчету
Из табл.2 можно сделать вывод о высокой точности определения X предлагаемым способом. Для центров светочувствительности при JJSSO нм погрешность не превышает 10%. Для центров окраски при нм точность определения X быстро ухудшается, например, при Г. 20 им относительная погрешность почти 20%, а при , ЗОнм уже 100%. Однако поскольку Y1, f)i то погрешность определенияVi по известному значению значительно меньше. Например, п)рй V 30: нм имеем ошибку в оценке У примерно 15%. Приведённая. Оценка справедлива и для полидисперсного ансамбля, поскольку соответствующие формулы (17) и (8;отличаются постоянным множителем.
Измерения, проведенные на нескольких длинах волн ,дают возможность, сопоставить результаты определения
по формулам:(9)i (12), правый - по формулам Ми. .
размеров частиц, так как для одного и того же среднего размера частиц, но для разных длин волн, отношения потоков рассеянного излучения различны.
При. оценке размеров предлага0емым . способом не нужно определять концентрацию частиц, поскольку измеряемый параметр X - величина безразмерная. ,
, Достоинством-предлагаемого способа являетсяего простота. Для определения среднего размера необходимо провести два измерения. Выбраны углы 90 и 30 ± if однако можно использовать и другие . (соотношения для определения среднего размера при этом изменяется}. Затем, знс1Я длину волны, необходимо подставить соответствующие значения оптических постоянных и 5 провести арифметический расчет. 16)следует подставить ее значение из табл.1, равное 0,011. Тогда соотношение (16) принимает вид -Ттмч - - ( Пример. Проведены расчеты по формулам (9) и (12 для частиц . AgCI, AgBr , Ag при нм и сопоставлены с расчетами по полным формулам Ми. Результаты для величины К (, 1,4).Ю при Б едены в табл.2. Таблица 2
Предпагае1« й способ позволяет производить измерения среднего размера частиц радиусом меиьше Of 03 мкм, одн€исо поскольку законо мерности распространения света определяются параметром Дифракции р а 1ь Mifl, / L , ( где niq- показатель преломления среды, X - длина волны ,излучения в вакууме, а не радиусом Г, указанный диапазон может быть расширен за счет использования излучения с большей длиной волны.
Такнм образом, предлагаемое изобретение может найти примене- ние при определении средних размел ров малых по срешнению с длиной волны частиц.
Формула изобретения
Способ определения среднего размера сферических частиц, основанный на освещении частиц направленным монохроматическим излучением, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазоиа определяемых средних размеров частиц в область j 0,5, измеряют поляри,зоваиную в плоскости падения составляющую рассеянного ияпучения
при угле рассеяния, нормальном к направлению подающего пучка, и угле рассеяния 30 ± 1 и определяют средиий радиус.VQ по
X
де
длина волны падающего излучения;
Пд - показатель преломления связующей среды;
F определяется показателями преломления и отношением .размеров ядра и оболочки частицы;
6 зависит от распределения частиц по размерам/ Л - отно1саёние интенсивностей излучения, рассеянного под углом 30 1° и 90 соот-ветственно
Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе
