Способ измерения электрокинетических параметров частиц суспензий и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК G01N27/26 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЧАСТИП СУСПЕНЗИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к физико-химическому анализу дисперсных систем, в частности к измерению электрофоретичес кой подвижности частиц, и может быть использовано в исследовании воды, почв, в медицине и при обогащении полезных ископаемых.

Известен способ определения электрофоретической подвижности частиц суспензий путем фиксации на микрофотографии амплитуды и частоты их вьшужденных .колебаний в переменном электрическом поле 1 .

Указанный способ характеризуется недостаточной точностью и длительностью измерения вследствие косвенного (по фотографии) нахождения определяемого параметра.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения электрокинетических параметров частиц суспензий, включающий воздействие на освещенную частицу,постоянного электрического поля и регистрацию светового импульса, исходящего от частицы, при нахождении последней в поле зрения детектора.

При этом используется устройство, содержащее электрофоретическую ячейку с электродами, соединенными с источником постоянного напряжения, осветитель, микроскоп, сфокусированный электрофоретической ячейки, фотоэлектрический детектор, соединенный через усилитель с регистрирующим устройством 2 .

10

Недостатком способа и используемого устройства является то, что они могут быть использованы для измерений в дисперсных системах с очень низкой концентрацией частиц. В противном случае будет

15 происходить одновременное воздействие .на фотоэлектрический детектор нескольких частиц.

Цель изобретения - расщирение диапазона использования способа в области

20 высоких концентраций суспензий.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения электрокинет1гческих параметров частиц суспензий, включающему воздействие на освещенную частицу постоянного электрического поля и регистрацию светового имн пульса, исходящего от частицы, при нахождении последней в поле зрения детектора, изменяют полярность приложенного напряжения на время нахождения частицы в поле зрения детектора и по частоте переключений за определенный отрезок времени судят об искомом параметре.

В устройстве для измерения электрокинетических параметров частиц суспензий, содержащем электрофоретическую ячейку с электродами, соединенными с источником пбстоянного напряжения, осветитель, микроскоп, сфокусированный внутрь электрофоретической ячейки, фотоэлектрический детектор, соединенный через усилитель с регистрирующим устройством, фотоэлектрический детектор оптически совмещен с микроокопом через щель диафрагмы и устройство дополнительно снабжено таймером и инвертором, при этом вход таймера соединен с выходом усилителя, первый выход таймера соединен непосредственно с источником постоянного напряжения, а второй выход соединен с ним же через инвертор.

Сущность способа заключается в соэДании условий колебания частицы, взвещенной в дисперсионной среде, около входной грани щели диафрагмы, по частоте которого судят о подвижности частицы и ее разряде. Замена линейно-поступател ного движения частицы в поле зрения детектора, используемого в способе-прототипе, на колебательное позволяет исключить или значительно снизить вероятность помехи для измерения со стороны других частиц,присутствующих в суспензии. На чертеже схематично изображено устройство для измерения электрокинети- ческих параметров частиц суспензий. Устройство содержит электрофоретическую ячейку 1 с электродами 2, соединенными с источником 3 постоянного напряжения, осветитель 4, микроскоп 5, сфокусированный внутрь электрофоретической ячейки 1, фотоэлектрический детектор 6, оптически совмещенный через щель диафрагмы 7 с микроскопом 5 непосредственно или с экраном телевизионного устройства (не показан), усилительформиро атель 8, вход которого соединен с фотоэлектрическим детектором 6, .а выход - с регистрирующим устройством 9, и таймер 1О. Один из выходъв таймера 10 соединен с источником 3 постоянного напряжения непосредственно, второй - через инвертор 11.

Устройство работает следующим образом.

Электроды 2 электрофоретической ячейки 1, заполненной пробой суспензии, подсоединяют к источнику 3 постоянного напряжения. Частицы, взвешенные в пробе освещенные осветителем 4, начинают смещаться под действием приложенного напряжения. Микроскоп 5, сфокусированный внутрь электрофоретической ячейки 1, проецирует изображение частицы на фотоэлектрический детектор б через щель диафрагмы 7 непосредственно или с экрана телевизионного устройства. Возникающий при этом электрический импульс усиливают усилителем 8 и через таймер 10 подают в инвертор 11. Последний вьщает сигнал блоку 3, изменяющий полярность напряжения на электродах 2. Это изменяет направление движения частиц в ячейке на 180. Изображение частицы выходит из поля щели диафрагмы 7, импульс фотоэлектрического тока прекращается, полярность на электродах ,2 и направление движения частиц в ячейке восстанавливаются.

Цикл повторяется, возникает колебательное движение частиц. Синхронно с ним формируются импульсный ток Б цепи фотоэлектрического детектора 6 и переменный ток в цепи электрофоретической ячейки 1, частота которых пропорциональна электрофоретической скорости движения и электрокинетическому потенциалу частицы. Импульсный ток подают на вход регистрирующего устройства 9. Последнее может состоять, например, из цифрового индикатора и цифропечатающего устройства для отображения и регистрации величины электрокинетического потенциала или электрофоретической подвижности частиц. Таймер 10 задает интервал времени измерения колебаний частицы. С его помощью можно также отключать электропитание фотоэлектрического детектора 6 на интервал времени, необходимый для выхода изображения частицы из поля действия фотоэлектрического детектора 6 и освобождения его для совмещения с изображением очередной частицы. Предлагаемый способ измерения электрокинетических параметров частиц суспензий и устройство для его осуществления позволяют повысить диапазон концентраций частиц в пробе вследствие малой вероятности воздействия на фотоэлектрический детектор изображений нескольких частиц одновременно, что расширяет область их использования. Формула изобретения 1.Способ измерения электрокинетических параметров частиц суспензий, включающий воздействие на освещенную частицу постоянного электрического поля и регистрацию светового импульса, исходящего от частицы, при нахождении по ледней в поле зрения детектора, отли чающийся тем, что, с целью расщирения диапазона использования способа в области высоких концентраций суспензий, изменяют полярность приложенного напряжения на время нахождения частицы в поле зрения детектора и по частоте переключения за определенный отрезок времени судят об искомом параметре. 2.Устройство для измерения .электро нетических параметров частиц суспензий. содержащее электрофоретическую ячейкус электродами, соединенными с источником постоянного напряжения, и последовательно расположенные по оптической оси осветитель, микроскоп и фотоэлектрический детектор, соединенный чэрез усилитель с регистрирующим устройством, отличающееся тем, что фотоэлектрический детектор оптически совмещен с микроскопом через шель диафрагмы и устройство снабжено таймером и инвертором, при этом вход таймера соединен с выходом усилителя, первый выход таймера соединен непосредственно с источником постоянного напряжения, а второй выход соединен с ним же через инвертор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Михайлов А. Ю. Измерение электрофоретической подвижности частиц. Труды МЭИ, 1974, вып. 174, с. 19. 2.Патент США № 3793180, кл. G 01N 27/26, 1974 (прототип).