Способ фотоседиментационного анализа дисперсных сред

 

Изобретение относится к оптическим методам контроля дисперсных сред и может найти применение для определения распределения частиц диспергирования материалов по размерам в порошковой металлургии, полиграфии, горнообогатительной и электронной промышленностях. Цель изобретения - повышение точности фотоседиментационного анализа дисперсных сред. Способ включает седиментационное пространственное разделение частиц дисперсной среды по размерным фракциям, зондирование дисперсной среды перпендикулярно направлению оседания частиц световым пучком, ширина которого соответствует заданной ширине каждой из J пространсвенных зон, содержащих частицы соответствующих размерных фракций, возвратно-поступательное сканирование зондирующего светового пучка (ЗСП) в направлении оседания частиц. Интенсивность прошедшего через исследуемую дисперсную среду ЗСП регистрируют и измеряют показатель ослабления ЗСП в каждой из J пространственных зон. Для повышения точности анализа дополнительно измеряют интенсивность Σ<SB POS="POST">*</SB>220<SB POS="POST">J</SB> светового излучения, рассеянного дисперсной средой под углом *220<SB POS="POST">J</SB> к направлению ЗСП последовательно изменяемым между циклами возвратно-поступательного сканирования ЗСП, в каждом цикле возвратно-поступательного сканирования ЗСП определяют пространственное положение J-й пространственной зоны, в которой отношение Σ<SB POS="POST">*</SB>220<SB POS="POST">J</SB>/ε<SB POS="POST">J</SB> оказывается максимальным, определяют радиус R<SB POS="POST">J</SB> частиц, содержащихся в этой J-й зоне, с помощью соотношения, приведенного в формуле изобретения. По измеренной в этой J-й зоне величине ε<SB POS="POST">J</SB> определяют концентрацию N(R<SB POS="POST">J</SB>) частиц данной размерной фракции, которую используют для нахождения распределения по размерам частиц исследуемой дисперсной среды. Повышение точности достигается за счет устранения влияния неопределенности в плотности частиц на скорость и характер процесса седиментационного осаждения. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (И) (51) 4 G 01 N 15/04, 15/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

u.Д .»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ изОБРетениям и ОтнРцтиям

ПРИ IHHT СССР (21) 4147429/31-25 (22) 17.11.86 (46) 30.06.89. Бюл. И 24 (71) Институт физики АН БССР (72) С.Л.Ощенков, А.П.Пришивалко и H.M.Макоед (53) 66.063.62 (088 ° 8) (56) Коузов П.В. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов.

M. Химия, 1974, с.171-178..

Патент CUIA Ф 4202629, кл. G О1 N 15/04, 1980. (54) СПОСОБ ФОТОСЕДИИЕНТАЦИОННОГО

АНАЛИЗА ДИСПЕРСНИХ СРЕД (57) Изобретение относится к оптическим методам контроля дисперсных сред и может найти применение для определения распределения частиц диспергирования материалов по размерам в порошковой металлургии, полиграфии, горнообогатительной и электронной промышленностях. Цель изобретения — повышение точности фотоседиментационного анализа дисперсных сред.

Способ включает седиментационное пространственное разделение частиц дисперсной среды по размерным фракциям, зондирование дисперсной среды перпендикулярно направлении оседания частиц световым пучком, ширина которого соответствует заданной ширине каждой из j пространственных зон, содержащих частицы соответствующих размерных фракций, возвратно-поступательное сканирование зондирующего светового пучка (ЗСП) в направлении оседания частиц. Интенсивность прошедшего через исследуемую дисперсную среду ЗСП регистрируют и измеряют показатель ослабления ЗСП в каждой из j пространственных эон. Для повышения точности анализа дополнительно измеряют интенсивность 5 . свето0; вого излучения, рассеянного дисперс" ной средой под углом 9. к направ1 лению ЗСП, последовательно изменяемым между циклами возвратно-поступа" тельного сканирования ЗСП, в каждом цикле возвратно-поступательного сканирования ЗСП определяют пространственное положение j é пространственной эоны, в которой отношение бр /Я, оказывается максимальным, определяют радиус г частиц, содержаJ шихся в этой 1-й зоне, с помощью соотношения, приведенного в формуле изобретения. По измеренной в этой

j é зоне величине f определяют кон.! центрацию N(r ) частиц данной раэмер1 ной фракции, которую используют для д нахождения распределения по размерам частиц исследуемой дисперсной ! Р среды. Повышение точности достигается эа счет устранения влияния неопре- деленности в плотности частиц на скорость и характер процесса седиментационного осаждения. 5 ил.

1490603

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, н частности к оптическим методам контроля дисперсных сред, и может найти применение для определения распределения частиц диспергирования материалов по размерам в порошковой металлургии, полиграфии, горнообогатительной, химической и электронной промышлен- 10 ностях.

Цель изобретения — повышение точности анализа.

На фиг.1 изображена схема устрой- 15 ства, реализующего способ фотоседиментационного анализа дисперсных сред; на фиг.2 — график зависимости отношения интенсивности Gg рассеянного дисперсного средой света к не- 20 личине показателя ослабления зондирующ<его светового пучка на длине волны = 0,6328 мкм от радиуса г контролируемых частйц дпя угла рассеяния << = 0,5 ; на фиг.З вЂ” график аналогичной зависимости Gg /F от радиуса г контролируемых частиц о для угла рассеяния 8 = 2 ; на фиг.4 график аналогичной зависимости (711 /Я от радиуса r контролируемых частиц. для угла рассеяния 6 = 5 ; на фиг.5— график аналогичной зависимости б /Е от радиуса r контролируемых частиц для угла рассеяния 9 = 20 . Сплошо

ые кривые на фиг.2 — 5 соответствуют сферическим частицам серебра н воде, а прерывистая кривая соответствует сферически частицам палладия в воде.

1 еа1п.эация способа поясняется на 40 примере работы устройства (фиг.l) .

Устройство содержит прямоугольную кипе Iy 1 с ппоско1гараллельными стенками, заполненную водой, гелийнеоновый лазер 2, первый 3 и второй

4 фотоприемники, конденсорнуи линзу, первую диад1рагму 6, коллиматорнуи линзу 7, приемнуи линзу 8, вторую диафрагму 9, и третьи диафрагму 10, блок ll сопряжения и ЭВМ (не показана).

Устройство работает спеду1<11им образом.

Исследуемый порошок помещают тонким слоем н верхней части прямоугольной кюветы 1 с плоскопараллельными стенками. После разделения частиц дисперсной среды на фракции н гранитационном попе они поднергаитсн зондированию пучком гелий-неонового лазера 2 с длиной волны

0,6328 мкм, направление которого перпендикулярно н»1<ранлении оседания частиц. Лазер 2 и оптически сопряженные с ним первый 3 и четвертый

4 фотоприемники установлены с возможностью возвр, †ïîñòóïàòåëüíî 11еремещения (сканиронания) вдоль направления, оседания частиц. Прошедший через кювету 1 свет направляется приемной пьп1зой 8 через вторую диаф-, рагму 9 н» первый <11<1топриемник, Рассеянное частицами излучение фоку<-ируется приемной линзой 8 через третью диафрагму 10 на второй фотоприемник

4. Дпя изменения угла н1:зирования рассеивающего объема 1<торо11 фотоприемпик 4 и третья диафрагм» 10 установлены с ноз1<ожностью их перемещения в фокальпой плоскости приемной линзы 8. Копичеctío <плон визирования н о пределах 20 определяется э»д»1гным числом раэб11ения искомой гранулпометрической кривой.ПРошедшее зондирую1< ее излучеьп1е и рассеянное иэлученис регистрируется одновременно. Сигналы первого 3 и второго 4 фотоприемHI:кон поступают и» блок 11 сопряжения, ныполненн11й н ниде предварительного усилителя: и аналого-цифрового преобразователя. Обработка измеренных сигналон производится на ЭВМ, с помощьи которой выдепяи< ся макси11ум11 отношения н процессе вертикального перемещения лазера и рассчитывается гранулометрический состав исследуемого порошка.

Отношен..с IEITcIIcEIBIIoc TH Gg p»c сеянного части:п<м11 излучения к величиче показатеп» E ослабления зочди.1 рующего измерения не зависит от кон центрации част11ц, содержащихся в

1-и прострапстненной зоне седиментационного разделения частиц по размерным фракциям, а определяется только размерами и оптическими постоянными вещества частиц. .Поэтому отношение

0 / Я обладает максимумами для оп д1 редепенных размеров частиц (задаваемых вертикальным положением зондирующего пучка при сканировании) и определенных углов 9 наблюдения рассеян.1 ного света. Установлено, что с увеличением угла рассеяния 9> положение максимума отношения Gg /Е су3

1490603

tp 9 = Alp r + В, среду.

1р9 =А1рr +В, 40

45 щественно смещается в область меньших размеров частиц. Данная закономерность описывается выражением где r — радиус частиц, содержащихся в j-й пространственной зоне седиментационного раз- 10 деления частиц по разл1ерным фракциям;

А и  — постоянные коэффициенты, характеризующие исследуемую дисперсную среду. 15

Концентрация М(г ) частиц, содержащихся в j-й пространственнои зоне, размеры которых соответствуют радиусу r, может быть определена из иэ1 меренных значений Я с помощью полу- 20 эмпирической зависимости

Я = 2" N(r ) (а(г + Ь) + 2) г. где а,Ъ и с — постоянные коэффициенты, характеризующие исследуемую дисперсную

Повышение точности предлагаемого

"способа достигается путем устранения влияния неопределенности в плотности частиц на скорость и характер процесса седиментационного осаждения.

35 формула изобретения

Способ фотоседиментационного анализа дисперсных сред, включающий седиМентационное пространственное разделение частиц дисперсной среды по размерным фракциям, зондирование дисперсной среды перпендикулярно направлению оседания частиц световым пучком, ширина которого соответствует заданной ширине каждой из 1-х пространственных зон, содержащих частицы соответствующих размерных фракций, возвратно-поступательное сканирование зондирующего светового пучка в направлении оседания частиц, регистрацию интенсивности прошедшего через исследуемую дисперсную среду зондирующего светового пучка, измерение показателя ослабления зондирующего светового пучка в кажой из 1-х зон пространственного седиментапионного разделения частиц по р змерным фракциям, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа, дополнительно измеряют интенсивность 5 светового излучения, рассеянного дисперсной средой под

J углом 9 к направлению зондирующего светового пучка, последовательно изменяемым между циклами воэвратнопоступательного сканирования зондирующего светового пучка, в каждом цикле возвратно-поступательного сканирования зондирующего светового пучка определяют пространственное поло-. жение j-й зоны пространственного седиментационного разделения частиц по размерным фракциям, в которой отношение (> /Я оказывается максималь-.

J ным, определяют радиус г частиц, содержащихся в этой j-й пространст" венной зоне седиментационного разделения частиц по размерным фракциям, с помощью соотношения где А и  — постоянные коэффициенты, характеризующие исследуемую дисперсную среду, а по измеренной в этой j-й зоне пространственногб седиментационно" го разделения частиц по размерным фракциям величине Я определяют кон1 центрацию N(r ) частиц данной раэJ мерной фракции, которую используют для нахождения распределения по размерам частиц исследуемой дисперсной среды.

1490603

l0 е Z0

0,2

Фик 4

Составитель P.Èâàíîâ

Редактор С.Лисина Техред Л.Сердюкова Корректор Т.Малец ч

Заказ 3748/51 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Уигород, ул. Гагарина, 101

Фае.2

08

Фиа 0