Способ определения размеров частиц

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Совхоз Советскнх

Социалнстннческнх

Реслублнк () 805126 (61) Дополнительное и ает. свмд-ву (22) Заявлено 18. 12. 78 (21) 2697542/18-25 с прмсоединеннва заявки М (23) Приоритет (53)М. Кл.

6 03 И 15/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений а открытий

Опубликовано 150281. Бюллетень @ 6

Дата опубликования описания 17. 02. 81 (33) УДК 535. 243. 1.4(088.8) (Щ Авторы изобретения

ВСЕСОЮ

8. Зердник и И.д. Грачев ази д

i 13 пдтщт

" А „„„. Ц

Казанский научно-исследовательский и пр ектвуф институт химико-фотографической промышленн и À (54) спосав опрецеленил и зжРОв частиц

Изобретение относится к оптическим измерениям и может быть использовано для контроля размеров и кои-; центрации частиц, в частности в химико-фотографической промыаленности для контроля физического созревания эмульсии.

Известны способы определения размеров частиц по рассеянию света P )

Однако при практическом осуществлении этих способов большую ошибку в результаты измерений вносит загрязнение окон кюветы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 15 способ определения размеров частиц, заключающийся в том, что через кювету под равными углами к плоскости входного окна пропускают два луча света и сравнивают интенсивности 20 первого луча, прямо прошедшего Через кювету и выходящего под некоторым углом к плоскости выходного окна и пучка, образующегося при рассеянии второго луча в заданном объеме кюве- 25 ты и выходящего иэ кюветы под тем же углом к плоскости выходного окна, что и первый луч .j2 jНедостатком данного способа яв. ляется то, что для определения час- 30 тип иэ данных о ыутности, полученных этим способом, необходимо знать либо концентрацию частиц, либо проводить измерения при неизвестной, но одинаковой для .частиц всех размеров концентрации.

Цель изобретения - исключение зависимости результата измерений от концентрации частиц.

Цель достигается тем, что через входное окно кюветы пропускают третий луч света под тем же углом к плоскости входного окна, что и первые два луча и сравниваютинтенсивности пучка, образующегося при рассеянии второго луча,и пучка, образующегося при рассеянии третьего луча в заданном объеме кюветы, в котором он рассеивается над тем же углом, что и пучок, рассеянный вторыа лучом, и выходит из кюветы под тем же углом к плоскости окна, что и прямо прошедший луч, причем оптические пути всех пучков в кювете различны.

На чертеже представлена схема устройства для реализации предлагаемого способа. устройство состоит из лазера

1, пирамиды 2 с зеркальными гра805126

Эдеоь Ъ.

Ч О безразмерная постоянная, Ь Ч а. ((.,)2 „я- (ьу

4 ФЬg- Ь

42+1 2-Ьъ-ЬЪ беэразмер1 ная посто-. янная, безразмерная постоянная (6) „

=4 42-43-" э нями, зеркал 3-5, входного и вы» ходного окна б и 7, лучей 8-10, заданных объемов 11 и 12, светоловушек 13 и 14, объективов 15-17, фотоприемников 18-20, блоков 21 и 22 измерения отношений, регистрирующих приборов 23 и 24. 3

Устройство работает следующим образом»

Луч лазера 1 расщепляется на три луча пирамидой 2 с зеркальными гранями. Эти лучи зеркалами 3-5 на- Я правляются иа входное окно б кюветы. Входное окно кюветы ориентиро- . вано так, что все три луча пересекают плоскость окна под одинаковьм углом, Первый луч 8 выходит через вы- 1я ходное окно 7 кюветы и фокусируется объективом 17 на фотоприемник 20.

Пучок света, образующийся при рассеянии второго луча 9 в заданном объеме 12, выаедший через окно 7, © фокусируется объективом 16 на фотоприемиик 19. Пучок света, образующийся при рассеянии третьего луча 10 в заданном объеме 11; вышед»аий через окно 7, фокусируется объективом

15 на фотоприемник 18. Светоловушки 45

13 и 14 служат для поглощения первого и второго лучей. Сигналы с фотоприемников 19 и 20 подаются на блок

22 измерения отношения сигналов, значение 0 которого отсчитывается по 36 прибору 24. Сигналы с фотоприемников

18 и 19 подаются на блок 21 измерения отношения сигналов, значение Ug которого отсчитывается по прибору 23.

Интенсивности вышедших иэ кюветы 35 пучков определяются выражениями

I =а.Х е >" тт (ij о 1

+ Tpb ); (y g) (2)

-в э

1;-С1 е - йр(йВщж "э" („,,т„т щ где 1 - интенсивность первого пучка, прямо прошедшего через кювету;

1 - интенсивность пучка рассе2

I янного вторый лучом, вяаедшего нз кюветы через выходное окно»

1 - интенсивность пучка, рессеянного третьим лучом, вышедшего иэ кюветы через вы0» ходное окно» коэффициент ослабления измеряемой среды»

n - концентрация частиц (число зз частиц в единице объема)

Qg(r) - сечение ослабления частицы размером r»

Xp(r) - сечение рассеяния частицы

I размером r» 40

i (r,Я) - индикатриса рассеяний частицы рамером r под углом ф, Ч - объем, с которого снимается свет, рассеянный вторим лучом; 65

Ч -объем, с которого снимается свет, рассеянный третьим лучом;

9.2 — телесный угол, в котором принимается свет, рассеянный вторым лучом;

Q. — телесный угол, в котором принимается свет, рассеянный третьим лучом; — путь, проходимый первым лучом в кювете» путь, проходимый вторым лулучом в кювете от входного окна до точки рассеяния»

- путь, проходимый пучком

2 рассеянного вторым лучом света до выхода из кюветы» — путь, проходимый третьим лучом, в кювете от входного окна до точки рассеяния. ! — путь, проходимый пучком рассеянного третьим лучом света до выхода нэ кюветы; а,Ь,с - постоянные, определяющие распределение интенсивности источника по лучам и потери света в оптике> . Т вЂ” пропускание входного окна

1 кюветы»

Т вЂ” пропускание выходного окна кюветы.

Используя равенства (1), (2), (3) можно написать выражения для измеряемых отношений интенсивностей

Kgb)t(r,e+ e . - Ь -1а ) 2

41 0 Щ

9 > 3)» Ь) (Ъ +4 -4 -t ).2 уО) ((2 э 31 +.я, з э, 6 "з " +"з >) + 4, =с " 1(гефте, (4)

», +Ь -Ь -Ь Йэ0 ), ФЬ 12,Й ЬЯ - (,,(,,-Ь, ),,) р, — постоянная не равна нулю, вследствие выбор путей второго н третьего лучей (7)

Отношения 0 и U не зависят от загрязнения окон кюветы, поскольку

805126 пропусканкя окон кюветы равны для всех трех пучков и при иэмерении— отношения они сокращаются.

Используя уравнения (4) и(5), можно выразить независящую от концентрации величину 1(8 ьр() .

ЗзЖ через экспериментально определяемые, величины 0 и U и постоянные " """ "" Ч@7 1 > «

Постоянные и Ь однозначно определяются размерами кюветы и вычисляются по уравнениям (6) и (7), Г 4

У где L<, L<, а,, З измеряются непосредственно. Постоянная d оп- 15 ределяется известным образом из уравнения (5) при измерении величины U>, для взвеси частиц с эталонным коэффициентом ослабле:ния . P, После этого постоянная зр

q определяется из уравнения (4) при одновременном измерении величин 0 и 0 дЪя взвеси частиц с эта лонньм значением величинЫВЖ!(г,4i)° г Ъ ЪО )

Например это может быть взвесь Рэле- Я евских, ег о лощающих. частиц, для которых - Я - = 1, а индикатриса рассеяния известна. действительно, из уравнений (4) и (5) находим

Поскольку в пра о части этого равенства величина „i(r.,ф) известна, постоянные < ойределены, а U è 0 измерены, оно однозначно определяет постоянную q.

Таким образом, определяемая равенством (8) через измеряемые опытным путем величины 0 и Ц величи1 на Х может служить мерой размеров частна, независимой от их концентрации. При этом сохраняется независиьюсть результата измерений от загрязнений.окон кюветы.

Предлагаемый способ существенно повышает точность измерения размероз дисперсных частиц и уменьшает затраты на очищение окон кюветы от загрязнения и тем самым повышает экономическую эффективность использования устройств измерения размеров частиц в производственных условиях.

Формула изобретения Способ определения размеров час тиц, заключающийся в том, что через кювету под равными углами к плоскости входного окна пропускают два луча света и сравнивают интенсивности первого луча, прямо прошедшего через кювету и выходящего под некоторым углом к плоскости выходного окна, и пучка, образующегося при рассеянии второгс луча в заданном объеме кюветы, и -выищящего из кюветы под тем же углом к плоскости выходного окна, что и первый луч, отличающийся тем, что, с целью исключения зависимости результата измерений от концентрации частиц, через входное окно ккветы пропускают третий луч света под тем же углом к плоскости входного окна, что и первые два луча, и сравнивают интенсивности пучка, образующегося при рассеянии второго луча, и пучка, образующегося при рассеянии третьего луча в заданном объеме кюветы, в котором ои рассеивается под тем же углом, что и пучок, рассеянный вторым лучом, и выходит из кюветы под тем же углом к плоскости окна, что и прямо прошедший луч, причем оптические пути всех пучков в кювете различны.

Источники, информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Со11ins Е,A. Davidson I.À., Daniels С.А. Rewiew of Соаеоа Me-thods of PartIcle Size Neaserment

i."of Paint Technology" 47, В б04, 1975 р 33-41

2. Патент Великобритании У 1414038

6 О И 21/00, опублик. 1970 (прототип).

805126

Соатайителз A. Цуров о «то . Рошко

" Р акт М.

Заказ 0 9 3ФВЖ 918 даисиое

Вйинпн ГосударствеииоФо комитета сссР по делам изобуетеиий и открыти»

113035 Москва й-35 Ра каи иаб.. 4 5

Филиал ПП Патент, г. @город, ул. Проектная, 4