Способ оптического анализа частиц аэрозоля

 

Изобретение относится к технической физике, в частности к способам анализа частиц при контроле технологических процессов и загрязнения окружающей среды. Изобретение позволяет одновременно с определением размеров частиц определять их фракционную принадлежность, т. е. выделять фракции прозрачных и непрозрачных для зондирующего света частиц, что важно при контроле загрязнения окружающей среды и в ряде технологических процессов. С целью обеспечения возможности одновременного определения фракционной принадлежности частиц потока измеряют мощность светового потока 3, рассеянного индивидуальными частицами 1 вперед в пределах телесного угла , ограниченного линейным углом, не превыщающим 10°, относительно освещающего пучка 2 света, и одновременно мощность светового потока 4, рассеянного в остальное угловое пространство. По измеренной мощности в пределах меньщего угла судят о размерах частиц, а по отнощению мощностей - о их фракционной принадлежности . 1 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„)I 285355 (50 4 < 01 N 15 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ т, (К А BTGPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3743353/30-25 (22) 21.05.84 (46) 23.01.87. Бюл. № 3 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт биологического приборостроения (72) С. А, Воробьев, К. К. Хухлаев и В. К. Махин (53) 551.508 (088.8) (56) Патент США № 3357407, кл. 250 — 71, опублик. 1971.

Патент США № 3361030, кл. 356 — 103, опублик. 1972. (54) СПОСОБ ОПТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

ЧАСТИЦ АЭРОЗОЛЯ (57) Изобретение относится к технической физике, в частности к способам анализа частиц при контроле технологических процессов и загрязнения окружающей среды.

Изобретение позволяет одновременно с определением размеров частиц определять их фракционную принадлежность, т. е. выделять фракции прозрачных и непрозрачных для зондирующего света частиц, что важно при контроле загрязнения окружающей среды и в ряде технологических процессов. С целью обеспечения возможности одновременного оп. ределения фракционной принадлежности частиц потока измеряют мощность светового потока 3, рассеянного индивидуальными частицами 1 вперед в пределах телесного угла, ограниченного линейным углом, не превышающим 10, относительно освещающего пучка 2 света, и одновременно мощность светового потока 4, рассеянного в остальное угловое пространство. По измеренной мощности в пределах меньшего угла судят о размерах частиц, а по отношению мощностей — о Нх фракционной принадаенкности. 1 ил.

Таким образом, если подобрать длину волны зондирующего света достаточно малой, чтобы удовлетворилось условие

Х(г мни, где г - — нижний предел размеров анализируемых микроч асти ц, и измерять поток

Wn в пределах телесного угла, ограниченного линейным углом менее 10, а поток

Wi в пределах остального углового пространства диаграммы рассеяния, то потоки

10 Фд и W> измеряется отдельно; не накладываясь друг на друга.

Величина потока Ул не зависит от того, прозрачна частица или поглощает зондирующий свет, и равна

% д=57пад

Общая мощность выводимого из зондирующего пучка потока состоит из компонента мг = W i + иг"д+ иг погл, ГДЕ гагпогл — ЧаСтЬ ПадаЮЩЕГО ПотоКа, ПОГЛОщенная в частице.

Поэтому на долю потока Wi, рассеянного по законам геометрической оптики, приходится величина

Wi = % — мггл — гг погл =5а пад — Я нога, Прозрачная частица не поглощает свет. .Для нее справедливо

25 Жгпогл=0, В этом случае

Wг1=5,г пад= Wл.

Таким образом, для прозрачной частицы отношение измеренных потоков рассея30 ния Wi u Фл в пределах угла (10 равно 1

k= — = 1.

Фл

Если частица окрашена, т. е. поглоща5 -- = (1 — - - ) .„

1 "Ьд

Х

eo- —. г

Изобретение относится к технической физике, в частности к способам анализа частиц при контроле технологических процессов и загрязнения окружающей среды.

Цель изобретения — возможность одновременно с определением размеров частиц определять их фракционную принадлежность (при этом выделяются фракции прозрачных. и непрозрачных для зондирующего света частиц) .

На чертеже представлена схема, поясняющая предлагаемый способ.

Способ заключается в следующем. Индивидуальные частицы 1 аэрозоля в потоке освещаются сфокусированным пучком 2 света, длина волны которого Х менее нижнего предела линейных размеров r этих частиц. ИзмеряЮт мощность светового потока 3, рассеиваемого индивидуальными частицами вперед в пределах телесного угла, ограниченного линейным углом, не превышающим 10 относительно направления освещающего луча. Одновременно измеряют мощность потока 4, рассеянного в остальное угловое пространство. При этом область 5 прямого пучка из измерений исключается. По измеренной

MoIIIHocTH потока, рассеянного вперед, определяют размер частиц, а по отношению мощностей двух потоков, определяют принадлежность к фракции прозрачных или непрозрачныхх ч асти ц.

Предлагаемый способ основан на том, что для больших, сильно преломляющих частиц, величина дифракционного параметра р ког2 торых удовлетворяет условию р — r(m — 1) )

)15, где т — коэффициент преломления материала частиц, общая мощность W выводимого из падающего на них параллельного пучка света интенсивностью 7-д составляет величину

Ж =25)г пад, где 5 — площадь поперечного сечения частиц.

При этом для таких частиц весь рассеянный свет можно разделить на составляющую Wi, рассеянную по законам геометрической оптики, и составляющую Фд, рассеянную за счет дифракции зондирующего потока на частицы. Для сферических частиц более 90Я мощности потока

Ф сосредоточено в части диаграммы рассеяния, занимающей угловое пространство в области углов более 10 относительно направления зондирования. Для несферических частиц, как правило, доля потока W>, рассеянного в большие углы (более 10 ) является еще более значительной. Поток Кд сосредоточен более, чем на 90О в пределах нулевого лепестка диаграммы малоуглового рассеяния. Угловая ширина нулевого лепестка 6о составляет величину ет зондирующий свет, то W 0 и k= )

1.

wi

Очевидно, что доля поглощаемого частицей потока knor в этом случае выражается величиной гопогл= 1

К

Измеряя по мощности потока величину

40 поперечного сечения частицы

Wa

7пад можно определить сечение поглощения частицы

Для больших сферических частиц, оптическая плотность которых на длине волны зондирования велика, сечение поглощения зависит только от материала частицы, а не от ее размера и может использоваться для определения природы частицы при анализе многокомпонентного аэрозоля.

Предлагаемый способ позволяет различать наличие в аэрозоле частиц сажи, белка и т, д., т. е. различать частицы ма55 териала различной природы.

Формула изобретения

Способ оптического анализа частиц аэрозоля путем освещения индивидуальных час1285355

Составитель С. Непомнящая

Редактор А. Сабо Техред И. Верес Корректор А. Обручар

Заказ 7589/45 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4)5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тиц пробы в потоке пучком сфокусированного света, длина волны которого менее нижнего предела линейных размеров этих частиц, измерения мощности светового потока, рассеянного индивидуальными частицами вперед и определения размеров частиц по измеренной мощности, отличающийся тем, что, с целью возможности одновременного определения фракционной принадлежности частиц, мощность светового потока, .рассеянного индивидуальными частицами вперед, измеряют в пределах телесного угла, ограниченного линейным углом, не превышающим 10 относительно направления освещающего пучка сфокусированного света, одновременно измеряют мощность светового потока, рассеянного в остальное угловое пространство, и по отношению мощностей этих потоков судят о фракционной принадлежности частиц.