Способ определения коэффициентов молекулярной диффузии в жидкостях и устройство для его реализации Советский патент 1982 года по МПК G01J4/04 

оси. двулучепреломляющих призм составляют угол 45° с поляризационной осью поляризатора 2 . Недостатком известных способа и уст- $ ройства для его реализации является нввоз-f можность определения коэффициентов диффузии в реальном масштабе времени и невысокая , точность. Целью изобретения является определен 10 ние коэффициентов диффузии в реальном масштабе времени и повышение точности определения. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения коэф ииентрв молекулярной диффузии в жид костях,- при котором световой пучок пропускают через поляризатор и разделяют на два ортогонально поляризованых параллельных пучка с плоскостями поляризации, образующими угол 45° с плоскост поляризации поляризатора, пропускают че рез кювету с исследуемой средой, сводят в один пучок, пропускают через анализатор и регистрируют, световой пучок пере поляризацией разделяют на два - рабочий И опорный, проходящие один и тот же путь, причем опорный пучок пропускают вне зоны диффузии, регистрируют интенсивности рабочего и опорного световых пучков, соответствующие скрещенному и параллельному положениям анализатора относительно поляризатора, преобразуют их в фототоки в цифровой форме, выделяют тактовые импульсы, соответствую щие моменту измерения, определяют вре прошедшее от момента образования грани цы раздела до измерения полного набора интенсивноствй излучения после прохождения светом всех комбинаций угловых положений поляризатор - анализатор в рабочем и опорном каналах, откуда судят о коэффициенте молекулярной диффузии. Устройство, реализующее способ, сод (Жит последовательно расположенные по ходу луча источник излучения в выбранном спектральном диапазоне, поляризатор, первую двулучепреломляющую призму, кювету, вторую двулучепреломляюшу призму и оптически связанный с ними расположенный на выходе анализатор, причем поляризационные оси двулучепреломляющих призм составляют угол 45 с поляризационной осью поляризатора, в рего .дополнительно введены светоделител ный элемент и зеркало для разделения светового пучка на рабочий и опорный, расположенные перед поляризатором, а кого прерывателя-синхронизатора, содержащего две пары. |&1ализатбров с диа45загмаьда для рабочего и опорного, пучков, Я в каждой паре анализаторы установлены так, что плоскость поляризации одного анализатора перпендикулярна плоскости поляризации поляризатора, а второго анализатора - совпадает с ней, для рабочего и опорного пунктов соответственно, прием анализатор установлен после второй, вулучепреломляющей призмы, а за ним становлен фотоприемник, соединенный через преобразователь аналог-код и умножители для рабочего и опорного пучков с вычислителем, вход которого соединен со счетчиком времени и с индикатором положения, которым снабжен анализатор, при этом выход вычислителя соединен с иифропечатающим устройством, причем в устройстве и до и после кюветы расположены четвертьволновые пластины с азимутами 45° к плоскости поляризации излучения, выходящего из первой Двуяучепреломляющей призмы. 1 показана оптическая и электрическая схема; на фиг. 2 - вид А.на фиг. 1; на фиг. 3 - расположение индикаторов положения на механическом пр,в| лывателе. Устройство содержит лазер 1, светоделительный элемент 2, зеркало 3, поляризатор 4, двулучепреломляющую призму 5, четвертьволновые пластинки 6 и 8, кювету 7, вторую двулучепреломляющую призму 9, анализатор 1О в виде механического прерывателя-синхронизатора, фо- топриемник 11, преобразователь аналогкод 12, умножители 13 и 14, вычислитель 15, счетчик 16 времени,электронный блок 17 индикации положения, цифро- печатающее устройство 18, анализаторы 19-22 на модуляторе-синхронизаторе с диафрагмами 23-26 для рабочего и опорного Пучков, индикаторы положения 27 и 28, 29 и ЗО, 31 и 32. Устройство работает следующим образом. Световой пучок от лазера 1 пускают на светоделительный элемент 2 и зеркало 3, которые делят «го на рабочий и опорные пучки. Расположенный за ними поляризатор 4 поляризует эти пучки, ко- торые, попадая на двулучепреломляющую призму 5; например, призму из исландсi oro шпата, делятся на два,параш1ельйых пучка каждый, которые пускают через исследуемые, жидкости, залитые в кювету 7 выдвижным шибером. При этом все 4 пучка проходят один и тот же путь. длину рабочего объема, но опорный пучок при этом проходит вне зоны диффузии. Это условие выполняют, исходя из того, что объем, в котором в течение опыта .протекает диффузия, значительно меньше общего объема кюветы. Перед кюветой 7 с шибером и за нею установлены две четвертьволновые пластинки 6 и 8, которые преобразуют линеййо-полйризованпый свет в эллиптически-поляризованный и обратно и позволяют тем самым исследовать оптически активные среды. Затем пластиной 9 пучки опять сводятся, и регистрируются интенсив 1ос ти бочего и . опорного пучков. Эти интенсивности вы-i деляют при помощи 4-х анализаторов 1922 и диафрагмами 23-26 для рабочего и опорного пучков. В каждой паре анализат ров плоскость поляризации одного анализа тора установлена перпендикулярно к плоскости поляризации поляризатора 4, а второго анализатора - совпадает с ней. Это позволяет выделить интенсивности пучков Анализаторы с диафрагмами установлены на диске механического прерывателя-синхронизатора 10, которые располагают пере фотоприемником 11. Световой сигнал преобразуют в электрический, после чего с фотоприемника 11 его подают на преобразователь аналог-код 12 для представле ния выделенной интенсивности в цифровой форме. Через умножители 13 я 14 для рабочего и опорного пучков величины ин- тенсивностей в цифровой форме поступают в вычислитель 15. Вход вычислителя связан со счетчиком 16 времени для измере ния времени, прошедшего от момента образования границы раздела до момента проведения 4-X измерений, и с индикатором положения, например системой светодиод-фотодиод 27 и 28, 29 и ЗО, 31 и 32. В вычислителе производят вычисление коэффициента молекулярной диффузии. Вычислитель 15 передает полученные зна чения коэффициента и времени на оконечное устройство 18, например, ЦПУ. Определение разности показателей преломления исследуемых жидкостей производится следуюшим образом. В кювету заливают жидкости и при неподвижной границе раздела жидкостей производят измерение ин.тенсивностей, откуда вычисляют значение разности показателей преломления исследуемых жидкостей. Это позволяет устранить погрешности, связанные с использованием в процессе измерения другого прибора, например ИРФ-23, а также погрешности, связанные С согласованием данных по длинам волн, Далее начинают измерения, связанные с процессом диффузии. Предлагаемое устройство позволяет исследовать оптически активные среды, повышает стабильность работы устройства, так как имеется возможность периодической проверки нулевого положения при заливке одной и той же жидкости в . верхнюю и нижнюю части кюветы, повыийет производительность работы установки, достигаемую за счет одновременности и непрерывности процессов измерения и обработки данных вместе с сокращением времени опыта, а также, благодаря возможности многократного повторения опыта без новой заливки жидкостей, достигнута универсальность установки, котория позволяет с высокой точностью определить разность показателей преломления исследуемых жидкостей. Перечисленные преимущества расшир5пот возможности исследования кинетических процессов переноса. массы в жидкостях. Формула изобретения 1. Способ определения коэффициентов молекулярной диффузии в жидкостях, при котором световой пучок пропускают через поляризатор и разделяют на два ортогонально поляризованных параллельных пучка с плоскостями поляризации, образуюцими угол 45° с плоскостью поляризации поляризатора, пропускают через кювету с исследуемой средой, сводят в один пучок, пропускают через анализатор и регистрируют, отличаюшийс я тем, что, с целью определения .коэффициентов диффузии в реальном масштабе времени и повышения точности определения, световой пучок перед поляризацией разделяют на два - рабочий и опорный, проходяшие один и тот же путь, причем опорный пучок пропускают вне зоны диффузии, регистрируют интенсивности рабочего и опорного световых пучков-, соответствуюшие скрещенному и параллельному положениям анализатора относительно полйризатора, преобразуют их в фототоки в цифровой форме, выделяют тактовые импульсы, соответствующие моменту измерения, определяют время, прошедшее от момента образования границы раздела до измерения полного набора интенсивностей из- дучения после прохождения светом всех комбинаций угловых положений поляризатор - анализатор в рабочем и опорном каналах, откуда судят о коэффициенте молекулярной диффузии. 2, Устройство для определения коэффициентов молекулярной диффузии в жидкостях, содержащее последовательно рас-положенные по ходу луча источник излучения в выбранном спектральном диапазо не, поляризатор, первую двулучепреломл5Ш)шую призму, кювету, вторую двулучепреломляющую призму и оптически связанный с ними расположенный на выходе анализатор, причем поляризационные оси двулучепреломляющих призм составляют угол 45 с поляризационной осью поляри затора, отличаю тем, что, с целью определения коэффициентов; диффузии в реальном масштабе времени и повыщения точноеги определения, в него дополнительно введены светоделител ный элемент. и зеркало для разделения светового пучка на рабочий и опорный, расположенные перед поляризатором, а анали,затор вьшвлнен в виде механического прерывателя-синхронизатора, содерёжащего две пары анализаторов с диафраг мами для рабочего и опорного пучков, и в каждой паре анализаторы установлен так, то плоскость поляризации одного, 97 78 анализатора перпендикулярна плоскости поляризации поляризатора, а второго анализатора - совпадает с ней, для рабочего и опорного пучков соответственно, причем анализатор установлен после второй двулучепреломляющей призмы, а за ним установлен фотоприемник, соединенный через преобразователь аналог-код и умножители для рабочего и опорного пучков с вычислителем, вход которого соединен со счетчиком времени и с индикатором положения, которым снабжен анализатор, при этом выход вычислителя соединен с цифропечатающим устройством. 3. Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что до и после кюветы расположены четвертьволновые пластины с азимутами к плоскости поляризации излучения, выходящего из первой двулучепреломляющей призмы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Робинсон Р., Стоке А. Растворы электролитов. М., Иностранная лит-ра, 1963, с, 313-329. 2.Иоффе Б. В. РефрактоИлетричёСкиеметоды в химии. Л., Химия, 1974, . с. 308-309.