Способ измерения электрокинетических параметров частиц суспензий и устройство для его осуществления

 

N. Н. Кривов " т „,, 1 " .k(. > 85 gg „ ... j

Всесоюзный научно-исследовательский инст и водоснабжения, канализации, гидротехнических

1 сооружений и инженерной гидрогеологии "Водгео" (72) Автор изобретения (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ ЧАСТИЦ СУСПЕНЗИЙ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к физико-химическому анализу дисперсных систем, в частности к измерению электрофоретической подвижности частиц, и может быть использовано в исследовании воды, почв, в медицине и при обогащении полезных ископаемых.

Известен способ определения электрофоретической подвижности частиц суспензий путем фиксации на микрофотографии амплитуды и частоты их вынужденных колебаний в переменном электрическом поле pl ) .

Указанный способ характеризуется недостаточной точностью и длительностью измерения вследствие косвенного (по фотографии) нахождения определяемого параметра.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения электрокинетических параметров частиц суспензий, включающий воздействие на освещенную частицу, постоянного электрического поля и регистрацию светового импульса, исходящего от частицы, при нахождении последней в поле зрения детектора.

При этом используется устройство, содержащее электрофоретическую ячейку с электродами, соединенными с источником

5 постоянного напряжения, осветитель, микроскоп, сфокусированный внутрь электрофоретической ячейки, фотоэлектрический детектор, соединенный через усилитель с регистрирующим устройством (2 j .

Недостатком способа и используемого устройства является то, что они могут быть использованы для измерений в дисперсных системах с очень низкой концентрацией частиц. В противном случае будет

1 происходить одновременное воздействие .на фотоэлектрический детектор нескольких частиц.

11ель изобретения — расширение диапазона использования способа в области

20 высоких концентраций суспензий.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения электрокинетических параметров частиц суспен3 97237 зий, включающему воздействие на освещенную частицу постоянного электрического поля и регистрацию светового импульса, исходящего от частицы, при нахождении последней в поле зрения де тектора, изменяют полярность приложенного напряжения йа время нахождения частицы в поле зрения детектора и по частоте переключений за определенный отрезок времени судят об искомом пара- щ метре.

В устройстве для измерения электрокинетических параметров частиц суспензий, содержащем электрофоретическую ячейку с электродами, соединенными с 35 источником пбстоянного напряжения, осветитель, микроскоп, сфокусированный внутрь электрофоретической ячейки, фотоэлектрический детектор, соединенный через усилитель с регистрирующим уст- 20 ройством, фотоэлектрический детектор оптически совмещен с микроскопом через щель диафрагмы и устройство дополнительно снабжено таймером и инвертором, при этом вход таймера соединен с выходом усилителя, первый выход таймера соединен непосредственно с источником постоянного напряжения, а второй выход соединен с ним же через инвертор.

Сущность способа заключается в соз- щ дании условий колебания частицы, взвешенной в дисперсионной среде, около входной грани щели диафрагмы, по частоте которого судят о подвижности частицы и ее разряде. Замена линейно-поступатель- ного движения частицы в поле зрения детектора, используемого в способе-прототипе, на колебательное позволяет исключить или значительно снизить вероятность помехи для измерения со стороны других частиц, присутствующих в суспензии.

На чертеже схематично изображено устройство для измерения электрокинетических параметров частиц суспензий.

Устройство содержит электрофорети45 ческую ячейку 1 с электродами 2, соединенными с источником 3 постоянного напряжения, осветитель 4, микроскоп 5, сфокусированный внутрь электрофоретической ячейки 1, фотоэлектрический детектор 6, оптически совмещенный через щель диафрагмы 7 с микроскопом 5 непосредственно или с экраном телевизионного устройства (не показан), усилительформирователь 8, вход которого соединен с фотоэлектрическим детектором 6, .а выход — с регистрирующим устройством

9, и таймер 10. Один из выходов тайме9 4 ра 10 соединен с источником 3 постоянного напряжения непосредственно, второй — через инвертор 11.

Устройство работает следующим образом.

Электроды 2 электрофоретической ячейки 1, заполненной пробой суспензии, подсоединяют к источнику 3 постоянного напряжения. Частицы, взвешенные в пробе, освещенные осветителем 4, начинают смешаться под действием приложенного напряжения. Микроскоп 5, сфокусированный внутрь электрофоретической ячейки 1, проецирует изображение частицы на фотоэлектрический детектор 6 через щель диафрагмы 7 непосредственно или с экрана телевизионного устройства. Возникающий при этом электрический импульс усиливают усилителем 8 и через таймер

10 подают в инвертор 11. Последний выдает сигнал блоку 3, изменяющий полярность напряжения на электродах 2.

Это изменяет направление движения частиц в ячейке на 180о. Изображение частицы выходит из поля щели диафрагмы

7, импульс фотоэлектрического тока прекращается, полярность на электродах ,2 и направление движения частиц в ячейке восстанавливаются. цикл повторяется, возникает колебательное движение частиц. Синхронно с ним формируются импульсный ток в цепи фотоэлектрического детектора 6 и переменный ток в цепи электрофоретической ячейки 1, частота которых пропорциональна электрофоретической скорости движения и электрокинетическому потенциалу частицы. Импульсный ток подают на вход регистрирующего устройства 9. Последнее может состоять, например, из цифрового индикатора и цифропечатаюшего устройства для отображения и регистрации величины электрокинетического потенциала или электрофоретической подвижности частиц.

Таймер 10 задает интервал времени измерения колебаний частицы. С его помощью можно также отключать электропитание фотоэлектрического детектора 6 на интервал времени, необходимый для выхода изображения частицы из поля действия фотоэлектрического детектора 6 и освобождения его для совмещения с изображением очередной частицы.

Предлагаемый способ измерения электрокинетических параметров частиц суспензий и устройство для его осуществления позволяют повысить диапазон концентраций частиц в пробе вследствие

5 9723 малой вероятности воздействия на фото электрический детектор изображений нескольких частиц одновременно, что расширяет область их использования.

Формула изобретения

1. Способ измерения электрокинетических параметров частиц суспензий, включающий воздействие на освещенную частицу постоянного электрического поля и регистрацию светового импульса, исходящего от частицы, при нахождении последней в поле зрения детектора, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона испол вания сп - 13 ба в области высоких концентраций суспензий, изменяют полярность приложенного напряжения на время нахождения частицы в поле зрения детектора и по частоте переключения за определенный отрезок времени судят об искомом параметре.

2. Устройство для измерения .электрокинетических параметров частиц суспензий, 79 6 содержащее электрофоретичес кую ячейку ., с электродами, соединенными с источником постоянного напряжения, и последовательно расположенные по оптической оси осветитель, микроскоп и фотоэлектрический детектор, соединенный через усилитель с регистрирующим устройством, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что фотоэлектрический детектор оптически совмещен с микроскопом через щель диафрагмы и устройство снабжено таймером и инвертором, при этом вход таймера соединен с выходом усилителя, первый выход таймера соединен непосредственно с источником постоянного напряжения, а второй выход соединен с ним же через инвертор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Михайлов А. Ю. Измерение электрофоретической подвижности частиц.

Труды МЭИ, 1974, вьщ. 174, с. 19.

2. Патент США N": 3793180, кл. G 01N 27/26, 1974 (прототип).

Составитель И. Клешнина

Редактор В. Петраш Техред Л.Пекарь Корректор М. Коста

Заказ 8508/34 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4