Интерференционный способ определения функции распределения частиц по размерам

 

Со!ое Советских

Сев;" нстических

Рево е. лик

ОПИСАНИЕ

ЙЗОБРЕТЕН ИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 27.10.75 (21) 2185475/25 с пр"!Соединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.08.77. Бюллетень № 30

fr» 568838 (51) М.К.1. G 01 В 9102

Государственный кок1итет

Совета Министров СССР по делана изобретений и открытий (53) гДК 533.411 (083.8) 1,45) Дата опубликования описания 19.1!?.77 (72) Автор ы изобретения

Л. Я. Хайруллина, A. П. Чайковский и T. В. Олейник (71) ЗЯ;H»Teль

Оттдена Трудового Красного Знам.- .. институт физики AH Белорусской С " (54) ИИТЕРФЕРЕНЦИОИНЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕИИЯ

ФУККЦ14И РЛСПРЕДЕЛЕИИЯ ЧАСТИЦ rJO РАЗ.,.EРAM

Изобретение 0THO HTcH K 06 IBcTJI Оптической интерферо IcTpHH и может быть использовано для экспресспо o анализа функции распределения частиц по размерам.

Созрсме!лпый экспрессный анализ параметроз дзи кущихся частиц з жидк .Iх и газообразных средах осуществляется бесконтактпыми оптико-г!нтерферснц!!о!гпыми способами.

ИЗвестпые спосооы НЗмерс11:Iя скооости

l дзижсдпя частиц (1), заключающиеся в соз дании пространственной интерференционной картины В исследуемом ооъе.re и измерении рас "еянного частицей излучения при .!!PDecel чо:!Ни сю сетки просTранственных и!лтерг11еl

РС:-IЦ IO! НЬ!Х ПО„IОС, ПОЗ. ОЛЯЮТ Л0.1У""ТЬ Иг1форма „шо лишь о с <оросги движени=. части1 сру!г;

ВЗ ЗСЦ1Е1! ..IЫХ ЧЯСТИЦ ПУЧ.10 г! КО; СРСНТНОГО ifÇлучения, cODìcùåHHTf рассея IHÎТО частицей излучения с опорным пучком,,получении суммарного светового поля и его измерении.

Виднос гь светового поля интерфере.щионной

КЯРтИПЫ, ПОЛУЧЕ!ЛНОЙ ПDH .Рае. Я !ГИ !аСТИЦЕ1!

ИЗЛУЧЕНИЯ 1ЗУХ КОГСРЕНТ:ttIX М ЖДУ СОООЙ лучси, завысит от соотношения между размерами отдельной частицы и размерами обла. сти, з которой эти лучи пересекаются. Вид ность картины трансформируется в величину

ГЛубИНЫ МадуЛяцИИ, Т. C В "ООтНОШСгити Между мотцпость!о персмснчой:.r постоя:-гной соCTаВ.1,tOÙf! Ì H ИЗМСРЯС;10 0 C!!!11а.1 Я, ПО КОТЭрому:i Опрсделяется разх1ер чяcT!f». л г.еооходимссть;присутствия 3 момент счиТЫЗЯ гIИЯ CH i Н ЯЛ Я В 3 Н ПС ЭСССЧС:!! IЯ ДВУХ когерсчтпых нуfK03 только одной астицы, а

ТЯКгКЕ ИЗМЕНЕНИЯ ВЯЗМЕООЗ ЗОНЫ ПС. ЕСЕЧЕНИЯ г ко.срснтных,пучков для создания ;. еобхо.IHМОЫ ВИДНО ТН ИНТЕРфЕРСJIIrпо:i! IОП KЯРТ !НЫ при ш;.; OKcй пслпдиспсрснос, среды пе сбеспеч:.t:-! 1ет получения зысокой разрешающей способностп !!D эксп11сcct!011 1па 11i ;., что ЯВl ляется пе I«cTHтхом f!3зсстно o с1птсоба. ! С 11тг1;;Я Гоящс 0,)3060 ГЕНИЯ ЯВЛЯЕТСЯ

1103.;:f сп:!е гааз!!е:ия!гэ,rrpA .::1 006!Îc T I JIDH чо г :я .1а", D а

Зго достзгается Tcм, что 3 интер; :е1епц;!онПОМ «;rOCOOO О-.РС1!ЕГ!ОН Я ., .":ЗКЦ гн РаСПРСДЕЛ «!".!!51 Ч Я Т Ц .10 1а )Я М 0«Н01 ЯHН01 На

О""-Е!ЦЕП 1!r ГЗЗЕШЕНПЫХ ЧЯСТПЦ rtyrIКОМ НОГЕ рентного и3,1учения, формирозанпп интерфеPЕ1!ЦИO;(Иой KЯРТИ!11-,! !f !!ЗМPПPiri! f! Е;ХЯ!1ЯКl

Т PHCT!iK, H31rPÇßÞ". СПЕКТП . i 110КТ ЯЦ1ИИ ПРGи т.-:рферпрозавшего опорного и рассеянного част;щами с.:етовых .потоков:i Ho»3irepe!Iно568838,> 2F(a i

= (а) > 1,.— - — »

SGCD а(v > 3 Cgi — = — — — - (l->.— V > (U — V..>, 8 . л х х л и 40

60 му спектру определяют функцию распределения частиц по размерам.

Различие в скоростях движения исследуе мых частиц способом допплеровской спектроскопии регистрируется при условии выполнения неравенства:

2 (U(a) > — (V(a — Aa) >! Ц (Via) +М(а + Ьа1 > где Ла — требуемое разрешение при измерении размеров частиц; — средняя

Ц скорость движения частиц радиуса а; —.——

I относительное разрешение спектроанализа тора.

Функцию V (а) определяют, исходя из условий эксперимента. Для случая разделения частиц по скоростям посредством наложения внешнего силового поля: где F (а) — сила, действующая на частицу радиуса а; S — поперечное сечение частицы;

o — ее плотность; С > — коэффициент сопротивления.

Когда разделение частиц по скоростям производится посредством создания градиента скорости потока, расчет V(a) ароводят, исходя из уравнения движения частиц в турбулентных потоках. Если G)) op (Gp — плотность среды), оно имеет следующий простой вид: где U, — проекция око рости потока на ось х: V — проекция скорости частицы радиуса а на ось х.

Реализация условия малости среднеквадратичного отклонения частиц данного размера по сравнению с их средней скоростью достигается,путем создания потоков с большим числом Рейнольдса (Re = 10 — 10 ) и подбором плотностей рассеивающих частиц и среды таким образом, что o > op.

На практике перечисленные выше условия осуществляются для частиц радиуса .порядка микрона (если частицы взвешены в газе) или нескольких микрон (если частицы взвешены в жидкости).

На чертеже показано устройство для реализации предлагаемого спосо ба.

Устройство содержит источник l высококогерентного излучения, диафрагму 2, .плоскопараллельную пластину 8, линзу 4, для сведения опорно.-.о б и основного 6 л»чей, исследуемую среду 7, диафрагму 8, диафрагму 9

Зо

35 фотоприемника 10, усилитель переменного така И и спектроанализатор 12.

Уст>ройство работает следующим образом.

Излучение высококогерентного источника

I прямо прошедшее и дважды отраженное or плоскопараллельной .пластины 8 выполняет роль основного б и апорного 5 лучей. В результате основной и опорный лучи оказываются параллельными между собой. Их сби ванне осуществляется линзой 4, фокусирующей оба луча в исследуемую область .пространства рассеи>вающей среды 7. В выбранном варианте оптической системы обеспечивается хорошее согласование фронтов рассеянного и о порного излучений на поверхности катода, так что угол между направлениями фронтов

). обоих источников 0 - (д — диаметр диафЙ рагмы 9 фотоприемника 10, Х вЂ” длина волны источника излучения) .

Для пространственного разрешения интерференционной картины диаметр диафрагмы

Ri, приемника д - — — (R — расстояние от pacl сеивающего - объема до приемника, l — линейный размер фотометрируемого объема).

Параметры устаноэки, на которой были проведены измерения, соответственно равны:

R = 150 см, d= 0,02 см; l 0,1 ом, Х = О,б328 мкм. Регистрация интерференционной картины (флуктуаций интенсивности суммарного светового поля, однократно рассеянного движущимися частицами излучения в направлении у) осуществляется фотоприемником 10, усилителем переменного тока 11. сигнал с которого подается на опектроанализато,р,12.

Формула изобретения

Интер ференционный способ определения функции распределения частиц по размерам, основанный на освещении взвешеиных частиц пучком когерентного излучения, формировании интерференционной картины и измерении ее характеристик, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности при экспресс>ном анализе, измеряют спектр флюктуации ироинтерферировавшего опорного и рассеянного частицами световых потоков и ио измеренному с пектру определя ют функцию .распределения частиц .по размерам.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Федоров А. С, и др. Некоторые применения газовых лазвров. Обзоры,по электронной технике, вып, 13;:80 НИИ электроники, 1973, стр. 27 — 29.

2. Риикевичус Б. С,, Янина Г. Ч. Труды

МЭИ, физика, - ыи. 94, 19 1.

568838

Составитель А. Медведев

Техред М. Семенов Корректор И. Симкина

Редактор И. Шубина

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 650/1709 Изд, № 662 Тираж 907 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5