Способ определения характеристик дисперсных сред

 

Изобретение относится к атмосферной оптике и касается получения информации о геометрических и пространственных параметрах дисперсных сред. Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых параметров дисперсных сред. Для определения характеристик дисперсных сред форьшруют спектр пространственных частот пропускания голограммы, измеряют характерные масштабы двух вложенных концентрических картин в полученном спектре. Характерные масштабы позволяют получить интегральные характеристики дисперсной среды без восстановления голографического изображения . 1 ил. сл со о со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБ ЛИН

„„SU„„1340313 А1 (51) 5 С О! Н !5/OÎ, С; ОЗ и !! !Ь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИР

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ1Ф (46) 15.03е93. Бюл. 1!" (21) 3986594/25 (22) 09. 12 в85 (71) Институт оптики атмосферы СО

АН СССР (72) В.В.Демин, А;В.Ивонин, Н.И.Вагин, A.Ã.Áoðoâoé и В.А.Донченко (56) Научные труды ВНИИОФИ. Голографические методы и аппаратура, применяемая в физических исследованиях.

И.: !976, с. 35-39.

Thompson В.J. et.al. Application

of hologram technigues for particle

size analysis, Appl. 0pt,, 1967, v. 6, !! 3, р. 5!9-526. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ДИСПЕРСНЫХ СРЕД (57) Изобретение относится к атмос— ферной оптике и касается получения информации о геометрических и пространственных параметрах дисперсных сред. Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых параметров дисперсных сред, Для определения характеристик дисперсных сред формируют спектр пространственных частот пропускания голограммы, измеряют характерные масштабы двух вложенньпс концентрических картин в полученном спектре. Характерные масштабы позволяют получить интегральные характеристики дисперсной среды без восстааовлеаиа голографического иаоб- (/) ражения. 1 ил.

1340113

Изобретение отиосится к атмосферной оптике и касается получения информации а геометрических и пространственных параметрах дисперсных сред.

Цель изобретения — расширение диапазона измеряемых параметров дисперсных сред.

При получении пространственного

I спектра, например, при фокусировке 1О пучка излучения, прошедшего голограмму Фраунгофера дисперсной среды, распределение интенсивности в фокальной плоскости фокусирукицей линзы состоит из двух вложенных концентрических картин с характерными радиусами r u

r . Радиус внутренней картины r свя1 эан со средним расстоянием между микрочастицами и голограммой на этапе регистрации Е„, а радиус внешней картины r связан со средним размером микрочастиц d ð .

В случае полидисперсной среды внешняя картина формируется наложением от монодисперсных фракций раэ- 25 ныл размеров. Поэтому распределение энергии f(r) во второй картине в круге радиусом r идентично распределе2 нию микрочастиц по размерам f(d) с учетом соотношений d,ð и r>. 30

Параметры внутренней картины определяются кольцами Френеля, зарегистрированными на голограмме. Кольца

Френеля образованы интерференцией опорНоА волны H сферической BOJIHbl oT 35 каждой частицы на этапе записи голограммы. Параметры колец Френеля зависят только от,1 и Z. Параметры внешней картины определяются тенями часI тиц и спеклами, зарегистрированными 4р на голограмме. 11оследние так же, как и тени имеют размер частиц. При этом спекл-структуру формируют все части" цы среды, а четкие, не разбитые на спеклы кольца Френеля — только час- 4 5 тицы, отстоящие на достаточном расстоянии от соседних частиц. Таким образом, соотношение числа четких колец Френеля и частиц спекл-структуры, а следовагепьно, соотношение о энергий, заключенных в пределах характерных радиусов первой и второй картин, однозначно характеризует концентрацию дисперсной среды. Построив калибровочный график зависимости концентраций п = п(Е,/F, ) от соотношения энергий в первой и второй картинах, определяют объемную концентрацию микрочастиц.

Известно, чт< контраст восстановленного изображения микрочастицы К зависит от 7., концентрации и и размера микрочастицьl cl, Построив калибровочные графики К=К(l„,d ð,п) и по описанной ранее методике вычисляя и, 7., и d определяют средний кон ср ср траст действительного иэображения микрочастиц дисперсной среды, которое может быть восстановлено с данной голограммы. Таким образом, получают интегральный количественный критерий качества голограммы дисперсной среды.

Величина фотометрируемого участка голограммы и требуемое разрешение фотометрирования при измерении распределения почернения голограммы оп-, ределяются диапазоном размеров частиц, о которых требуется получить информацию. Разрешение Аотометрироваиия должно бьгть на порядок выше минимальных размеров частиц среды, а размеры фотометрируемого участка должны быть по крайней мере на порядок больше максимальных размеров частиц среды.

Средний размер и распределение по размерам микрочастиц среды могут быть определены также и непосредственно иэ пространственной функции интенсивности.

Пример. Производят голографическую регистрацию дисперсной среды.

Для этого излучение импульсного лазера, например рубинового, пропускают через телескопическую систему, чтобы сформировать параллельный пучок излучения требуемого диаметра.

Полученный пучок излучения посыпают . через исследуемую среду на фатопластину, например, "Иикрат ЛОИ-2", закрепленную в держателе из комплекта

УИГ-12. Энергию импульса выбирают в соответствии с площадью поперечного сечения пучка излучения и чувствительностью фотопластинки. Затем обыч ным способом производят химико-фотографическую обработку фотопластинки.

Способ поясняется чертежом.

На плите установки УИГ-12 при помощи комплекта держателей УИГ-12 устанавливают лазер 1 (например ЛГ-38), телескопическую систему 2, полученную голограмму 3, полупрозрачное зеркало 4, действительное изображение среды 5, микроскоп 6 (например горизонтальный из комплекта ОСК-З), линзу 7, ФЭУ 8. Поперечные размеры вы134031 3 ходно>1 линзы телескопической системы

2, полупрозрачного зеркала 4, линзы

7 должны быть больше размеров засвеченной области голограммы 3. б

Излучение лазера 1, пройдя телескопическую систему 2 и сформировавшись в параллельный пучок, проходит через голограмму 3, установленную перпендикулярно оси пучка. Излучение, 10 прошедшее через голограмму 3, при помощи полупрозрачного зеркала 4 делится на две части, Излучение, прошедшее через зеркало 4, формирует действительное иэображение дисперсной среды 5 ° Перемещая микроскоп 6 в трек взаимно ортогональных направлениях, осуществляют фокусировку на иэображения индивидуальных частиц в изображении дисперсной среды 5 и измеряют их размеры, координаты, определяют их форму. Полученную информацию усредияют и получают интегральные характеристики среды.

Излучение, отраженное от полупроэ- 26 рачного зеркала 4, фокусируют при помощи линзы 7. В фокальной плоскости 9 помещают входное окно ФЭУ 8 с мллым входи(:> отверстием. Высокое напряжение (порядка 1,5 к8) подают на ФЭУ л0 с источника питания 10, выход!>ой сигНап ФЭУ регистриру1от при помощи милливольтметра 11.

При помощи ФЭУ 8 и миллинольтметра 11 измеряют характерные масштабы

Г, И Г2 .

По формулам

Е = Л (0,610Е/r, ) 2;

d,p = 1,22 ) f/г, 40 определяют средний размер dcp u среднее "расстояние Z до частиц ликоподия (h — длина волны излуче- 46 ния лазера 1).

Измерение Е и Е производят сле1 2 дующим образом. Внешняя картина представляет собой картину Эйри. При помощи ФЭУ 8 и милливольтметра 11 из- 50 меряют энергию, содержащуюся в первом кольце картины Эйри (в безразмерных единицах), и IIO ИэвестнЫм СОотношениям определяют энергию, содержащуюся в центральной части картины Эйри (внутри круга радиусом r ), т.в. Е2. Измеряя интегральную энергию в круге радиусом r и вычитая кз нее Е, получают Е,. По калибровоч(!ому грлфпку п = и (>, /Е ) опр>—

ЦЕЛЯЮт КОНЦЕптРЛЦИЮ ЧЛСтнЦ CP(дhl, При помощи ФЭУ Я и м>1.>!ли!1(>льтмстра 1 1 измеряют ряс>>редсл(llll p з персии в пределах круга радиусом г . При данном измерении вAoJI>IoP. окно ФЭУ 8 должно иметь рл амеры 6oJ!!,юпс, чем шири!!л колец внутрснIIP>I картины для того, чтобы устрл11ить (е влияние на измеряемое рлспредслснис.

По кллиброво !ному графику К = К (и, Хс, >3, ) опредс пяют средний конср траст гологрлфичс>:кого изображения дисперсной среды 5.

С помощью описанного способа произведспо определение плрлметров монодисперсцого ансамбля члстпц л>;к(11(— дия . Точность oII p(де» 1111>1 >(лрл метров среды о!!репе>1лстс>1 То 11!остья> определения г, r, t ., ; . Б оп1!с!>наемом случае при цспсл1ьз >11(!111111 >1>.>У 8 н милливо1!ьтметрл погp(1111!о("11 состлвпяст

2,5i.

По сравнению нр(1т(1т1111о>! предложенный способ пм . ет слсдую>Л!(прс— !мун!ествл: рлсг ирл !.:. с>! д>(lf>c3зон доU>. i >>Г1ЬГХ j> 1" M .>P Н >1 > . 1>1.> 11!, Л1>зз11 > ЛС тиц и ледус>11,>õ циси(>рс llÄ с; сд; увсЛИЧ!1»,IC l > Я J>O > : Стн(1.;>1 11Р » !!1!P>C

lIccJl pду(JM! 1х д>!с>! p ll> Гк > .р сj(Jп, >(>>лЛ ется 1ц оц сс пoJI ч(>1!>1я и г: f iih, ых .л(!литер!1> I; .1; >. I>-! (1>1,, < р>,> °,1,1, тигается (>оэм(>.:1>, cтii полу «1>ия и,! тегрлльных l(lip:II; (ри.-.тик д>1сперс !ой средь! бс! Ilcccтл1!о1!лс1!11>! о(1(>графического 1!зобрлже11!>т; дост,. dPTcH возможность получсния иптегрлльной информлции о Jg»cflcpc. ной среде с голограмм, с которых;!o тем или иньп1 причинам восстановить илобр джеи!!с обычным способом нс удлстся; досгигается

Возможность О11р с "(с!1()И1я ср ед1! сГО кон траста гологрл(11:чсс.кого 1(=.с áp;Iæåíèÿ дисперсной среды, 1;второе может быть восстановлено с цлпной гологрл.ff!I-. как критерия ее l(лч((.твл; не исключается при HPoáõoäè;Iоств в0ccTлновление Голографического иэОбрлжсн1!Я gll(l " персной среды обычным c!Ioco6ol и по-лучение информлции об индивидуальных микрочастицах.

Формула изобретения

Способ определения характеристик дисперсных сред, включающий голографическую регистрл!,ию дисперсной

1 )4t) 11 1

Составитель В.Аджалов

Техред A.Êðàâ÷óê

Корректор М.Поко

Редактор А.Бер

Заказ 1958

Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r Ужгород, ул. Проектная, 4 среды и пресле шпанпе гол г рамчы пу ком когерентного излучения, о т л и ч а ющи йс я тем, что, с целью расширения диапазона определяемьrx параметров дисперсных сред, формируют спектр пространственных частот пропускания голограммы, измеряют характерные масштабы двух вложенных колле1!три 1ескttx картин гол рж ttltttкгч в полученном спектре, измеряют распрелепение энергии в пределах харак5 терного масштаба одной из картин, измеряют энергии в прелелах масштабов обеих картин и по измеренным величинам определяют характеристики дисперсных сред.