Спектрометр для аэрозолей

 

О П A Е <»>59I047

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Свив Советских

Социалистических

Реслтблик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 0112.75 (21) 2191141/25 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (51) М. Кл з G 01 N 15/02//

G 01 N 21/17

Яосударствеилый комитет по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 07.01.82. Бюллетень ¹ 1 (53) УДК 548.137 (088.8) (45) Дата опубликования описания 07.01.82 (72) Авторы изобретения

Ю. А. Быковский, В. И. Калечиц, Э. А. Маныкии, И. Е. Нахутин, П. П. Полуэктов, Ю. Г. Рубежный и И. П. Сипайло (71) Заявитель (54) СП ЕКТРОМЕТР ДЛЯ АЭРОЗОЛ ЕИ

Изобретение относится к оптическим устройствам для исследования рассеяния света на малые углы и может:быть использовано в лазерных спектрометрах аэрозолей.

Известен аэрозольный спектрометр, содержащий камеру, щели для поступления анализируемой среды, источник оптического излучения, линзу, фотодетектор, поляризаторы и поглотитель света (1).

Недостатком его является пониженная точность измерений.

Известен спектрометр аэрозолей, работающий на принципе регистрации рассеянного света под малыми углами (2).Недостатком его является повышенная погрешность измерений, обусловленная наличием паразитного фона рассеянного излучения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является лазерный спек1рометр аэрозолей, использующий оптическое устройство для исследования рассеяния света на малые углы (3).

Это устройство состоит из Не — Ne лазера, инжекционного сопла для ввода аэрозолей в лазерный луч, световой ловушки, фотоприемника, зеркала с отверстием, расположенного под углом 45 к главной оптической оси системы, линз и диафрагм.

Недостатком этого спектрометра является отсутствие системы для эффективного устранения паразитного рассеяния на оптических элементах и стенках устройства.

Целью изобретения является повышение точности и чувствительности измерений малых импульсов света, рассеянного на малые углы относительно главной оптической оси системы, путем исключения фока паразитното рассеяния на элементах оптической схемы.

Это достигается тем, что за устройством для разделения светового пучка, прошедшего через измерительный объем, на основной и рассеянный установлена линза, в фокусе которой находится измерительный объем, формирующая свет, рассеянный в измерительном объеме от паразитного рас2О сеяния на различных элементах оптической схемы, а за ней установлено не менее одного экрана, выполненного в виде прозрачной пластины с непрозрачным кругом по центру. Диаметр круга меньше диа25 метра пучка направленного излучения.

Центральная часть экранов предназначена для поглощения паразитного рассеяния, Каждый из экранов находится в следующем интервале расстояний от формирую30 щей линзы;

591047 где а; — расстояние от с-го элемента, являющегося источником паразктного рассеяния, до формирующей линзы;

О, — параметр i-го элемента системы, Gl равныи — „--, F

q — параметр устройства для разделения светового пучка, рава .0 — коэффициент, учитывающий рассеяние на краях экранов (найден экспериментально), равный

0,88 — 0,92;

d —,диаметр отверстия в устройстве для разделения светового пучка;

D — максимальный диаметр .светового пучка рассеянного света, падающий на устройство для разделения светового пучка:

F — фокусное расстояние формирующей линзы.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого спектрометра.

Спектрометр содержит Не — Ne л,азер 1, линзы 2 — 5, диафрагмы 6 и 7, инжекционное сопло 8, устройство 9 для разделения светового пучка, прошедшего через измерительный объем, на основной и рассеянный, световую ловушку 10, прозрачные пластины 11 —:13 с непрозрачным кругом в центре для задержания паразитного рассеяния и фотоэлектронный умножитель

14.

Спектрометр работает следующим образом.

Излучение Не — 4Че лазера фокусируется линзой 2 на точечную диафрагму 6 (диаметром 40 мкм), отсекающую свет, рассеянный на элементах лазера, и попадает на линзу 3, фокусирующую его на измерительный объем, после которого световой пучок попадает в устройство для разделения светового пучка на основной и рассеянный в направлении малых углов. Последний попадает на формирующую линзу 4, которая преобразует свет, рассеянный на аэрозольной частице, в параллельный пучок, который проходит через систему стеклянных пластин 11 — 13 с непрозрачным кругом в центре и фокусируется линзой 5 на вход фотоэлектронного умножителя.

Паразитный свет поглощается пластинами

ll — 13,,а основной лазерный луч через отверстие в устройстве 9 для разделения светового пучка попадает в световую ловушку 10.

В процессе работы со спектром выявлена его эффективность по ликвидации фона засветки от паразитного рассеяния, который был снижен до уровня собственных шумов ФЭУ. Регистрация импульсов рассеянного света, выполненная с помощью спектро метр а, позволила снизить нижний предел измеряемых частиц до 0,09 мкм, а разрешающую способность увеличить до а

= 12.

Формула изобретения

10 расстояние от i-ro элемента, являющегося,источи иком паразит нопо,рассея ния, до формирующей линзы; параметр i-ro элемента, равный а, 7 параметр устройства для разделения светового пучка, равd ный ---; .диаметр отверстия в устройстве для разделения светового пучка; максимальный диаметр светового пучка, падающий на устройство для разделения светового пучка; фокусное расстояние формирующей линзы. экспериментальный коэффициент, равный 0,88 — 0,92. где а;—

45

55

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

50,1, Патент США № 3564263, кл. 250 218, 1973.

2. Патент США № 383515, кл. 250-2.18, 1974.

3. «Staub Reintalt Lust», V, 30, № 6, 55 р. 238 †.245, 1970 (прототип).

Спектрометр для аэрозолей, содержащий источник направленного излучения, систему фокусирующих линз и диафрагм, инжекционное сопло, устройство для разделения светового пучка, прошедшего измерительный объем, на основной и рассеянный, световую ловушку, формирователь рассеянного потока лучей и фотоприемник, отличающийся тем, что, с целью исключения фона паразитного рассеяния, формирователь рассеянного потока лучей выполнен в виде формирующей линзы, в фокусе которой расположен измерительный объем, а за формирующей линзой в направлении распространения рассеянного светового потока установлено не менее одного экрана, выполненного в виде прозрачной пластины с непрозрачным кругом по центру, диаметр которого меньше диаметра пучка направленного излучения, причем прозрачные пластины установлены в следующем интервале расстояний от формирующей линзы: а, ! а, 35 (0; — 1)(1 -1. =q) (; — 1)(1 — "-q) 591047

1 7св п» разерныо. луц — — Ра сверл,.;;: г ке;

ПаР13влнмй гавел

Ссставитель В. Вощанкии

Техред И. Заболотиова

Редактор Л. Утехина

Корректор С. Файн

Тип. Харьк. фил. пред. <Патент

Заказ 27/32 Изд. № 106 Тираж 882 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

1т

I

1 !