Оптический детектор аэрозолей

 

Изобретение касается аналитического приборостроения и может быть использовано для регистрации дисперсных взвешенных частиц в газах или прозрачных жидкостях. Целью изобретения является повышение чувствительности измерения малых счетных-концентраций и размеров высокодисперсных аэрозолей. Для этого рабочая камера в виде цилиндрической трубки выполнена из прозрачного для света материала и расположена внутри объемного источника света, на одном из торцов рабочей камеры вдоль ее оси последовательно размещены кольцевые диафрагмы и фотоприемник , на другом торце установлен гаситель излучения в виде плавно изогнутой трубки, с помощью которой рабочая камера связана с каналом вывода потока. Причем ближайшая к камере диафрагма имеет центральное отверстие и два концентрических зазора, посредством которых обьем рабочей камеры соединен соответственно с каналами дополнительного потока газа, потока газа с аэрозолем и обдувочного потока газа. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. СП с

Ъ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 01 N 15/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

, Л. I и

I I с,Ф .(,.3

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4637316/25 (22) 12.01.89 (46) 23.09.91. Бюл, ¹ 35 (72) Г,Г.Коденев, В.А.Соломонов, М.Н.Балдин и Ю. Е, Сутки н (53) 539.215.4(088.8) (56) Автор кое свидетельство СССР

М 741107, кл. G 01 N 15/02, 1978.

Патент Великобритании

N . 1335467, кл. G 01 N 15/00, 1973. (54) ОПТИЧЕСКИЙ ДЕТЕКТОР АЭРОЗОЛЕЙ (57) Изобретение касается аналитического приборостроения и может быть использовано для регистрации дисперсных взвешенных частиц в газах или прозрачных жидкостях. Целью изобретения является повышение чувствительности измерения маИзобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к приборам регистрации дисперсных взвешенных частиц в газах или прозрачных жидкостях, и может быть использовано для измерения концентрации и дисперсного состава аэрозолей в газах и в воздухе, а также механических примесей в жидкостях.

Целью изобретения является повышение чувствительности измерения малых счетных концентраций и размеров высокодисперсных аэрозолей.

На чертеже изображен предлагаемый детектор, Оптический детектор аэрозолей содержит источник 1 света, рабочую камеру 2, набор кольцевых диафрагм 3 (не менее двух) из светопо лощаюгцего материала, фотоприемник 4, канал 5 ввода потока с аэрозо, SUÄ 1679286 А1 лых счетных концентраций и размеров высокодисперсных аэрозолей. Для этого рабочая камера в виде цилиндрической трубки выполнена из прозрачного для света материала и расположена внутри объемного источника света, на одном из торцов рабочей камеры вдоль ее оси последовательно размещены кольцевые диафрагмы и фотоприемник, на другом торце установлен гаситель излучения в виде плавно изогнутой трубки, с помощью которой рабочая камера связана с каналом вывода потока. Причем ближайшая к камере диафрагма имеет центральное отверстие и два концентрических зазора, посредством которых объем рабочей камеры соединен соответственно с каналами дополнительного потока газа, потока газа с. аэрозолем и обдувочного потока газа. 1 з.ll. ф-лы, 1 ил, лем, каналы чистых потоков: обдувочного 6 и дополнительного 7, гаситель 8 излучения, являющийся одновременно каналом вывода потока. с побудителем расхода (не показан), блок 9 формирования потоков, источник 10 аэрозолей, блок 11 регистрации и блок электропитания (не показан).

Апертура диафрагм и расстояние между ними выбираются так, чтобы на поверхность фотоприемника 4 попадал свет только от приосевой области рабочей камеры, а стенки камеры находились в тени диафрагм 3.

Детектор работает следующим образом.

При подаче электрического питания к детектору загорается источник 1 света, включаются фотоприемник 4 и блок 11 регистрации, побудитель расхода и блок 9 формирования потоков создают расходы через

1679286

20 рабочую камеру 2, причем характер течения ламинарный. Поток с аэрозолем из источника 10 аэрозолей через канал 5 и внутренний концентрический зазор в ближайшей к рабочей камере диафрагме входит в объем камеры 2. Одновременно сюда из блока 9 формирования потоков через канал 6 и внешний концентрический зазор подается чистый-обдувочный поток газа или жидкости, а через канал 7 и центральное отверстие диафрагмы — малый дополнительный поток чистого газа или жидкости.

Обдувочный поток выполняет роль рубашки для потока с аэрозолем, удерживая аэрозоль в приосевой области, малый дополнительный поток препятствует проникновению аэрозоля из рабочей камеры в пространство за диафрагмами, что могло бы снизить быстродействие детектора и исказить результаты измерения.

При отсутствии в рабочей камере частиц аэрозоля свет непосредственно от источника 1 излучения из-за диафрагмирования не достигает фотоприемника 4. При появлении в потоке аэрозоля его частицы движутся вдоль оси рабочей камеры 2 вплоть до выхода из нее в гаситель 8 излучения, освещаясь при этом со всех сторон (с 4лср ) объемным источником 1 света, Часть света, рассеянного частицами аэрозоля в направлении фотоприемника 4, через отверстия в диафрагмах попадает на него. Сигнал с фотоприемника усиливается, обрабатывается и записывается в блоке 11 регистрации. По величине сигнала от отдельных частиц можно получить информацию о спектре размеров части аэрозоля, так как интенсивность рассеяния быстро возрастает с увеличением размера частицы в релеевской области, r «Л, где r

Л- радиус аэрозоля;l — длина волны света, интенсивность 1 пропорциональная шестой степени радиуса r .

При регистрации монодисперсных аэрозолей сигнал прямо пропорционален концентрации частиц. В качестве обьемного источника света могут быть использованы ультрафиолетовые газоразрядные лампы, например шариковые высокочастотные безэлектродные лампы.. Повышение чувствительности в предлагаемом детекторе высокодисперсных аэрозолей достигается за счет полноты использования света — в данное направление рассеивается свет, собранный практически с полного телесного угла — 4 л, такие за счет отсутствия рассеивающих элементов (за исключением гасите25

55 ля излучения, освещаемого к тому же лишь малой частью полного светового потока источника) в поле зрения фотоприемника и применения источника не видимого, а коротковолнового ультрафиолетового света— согласно Релею интенсивность светорассеяния обратно пропорциональна четвертой степени длины волны света (I Л ).

Предлагаемое устройство, использующее безэлектродную ртутную высокочастотную лампу мощностью 2 Вт и фотоприемник — кювету с раствором родамина Б в этиленгликоле в сочетании с фотодиодом Ф24К, применяется для детектирования аэрозолей с размером 0,1-0,2 мкм. Раствор родамина с квантовым выходом приблизительно единица преобразует ультрафиолетовый свет в полосу оранжевого с длинои волны около 6000 А. С его помощью можно ре. истрировать отдельные частицы такого аэрозоля, когда сигнал превышает флуктуации фона не менее, чем в два раза.

Формула изобретения

1, Оптический детектор аэрозолей, содержащий источник света, диафрагмы, рабочую камеру, соединенную с каналами ввода и вывода потока аэрозоля и каналом обдувочного потока, гаситель излучения из светопоглощающего материала в виде плавно изогнутой трубки, фотоприемник, соединенный с блоком регистрации, блок формирования потоков и блок электропитания, отл и ч а ю щийся тем, что, с целью повышения чувствительности измерения малых счетных концентраций и размеров высокодисперсных аэрозолей, рабочая камера, выполненная в виде цилиндрической трубки из прозрачного для света материала, помещена внутри объемного источника света и снабжена каналом дополнительного обдувочного потока, причем ряд кольцевых диафрагм размещен последовательно вдоль оси камеры на одном из ее торцов, а ближайшая к камере диафрагма имеет центральное отверстие и два концентрических зазора, посредством которых камера соединена соответственно с каналом дополни.тельного обдувочного потока, с каналом ввода потока с аэрозолем и с каналом обдувочного потока, а гаситель излучения расположен на противоположном торце камеры.

2. Детектор по п.1. отличающийся тем, что, рабочая камера помещена внутри баллона ультрафиолетовой газоразрядной лампы, 1679286

Составитель Н.Грищенко

Техред М.Моргентал Корректор М. Шароши

Редактор И.шулла

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3205 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушскэя наб., 4/5