Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät zum Nachweis von in einem Gas schwebenden Parti keln, wobei durch das Gas in einer Streukammer ein Strahlenbündel hindurchgeschickt wird, das dabei auf die im Gas vorhandenen Partikeln trifft und das gestreute Licht von einer lichtempfindlichen Zelle erfasst wird.
Die Partikeln können Staub-, ÖInebel- oder Rauchpartikeln sein, wobei alle diese von verschiedener Art und von geringer Grösse sind und Aerosole genannt werden und ihre Konzentration festgestellt oder überwacht werden soll.
Es ist bekannt, für den genannten Zweck einen Lichtstrahl durch einen Luftstrom mit Aerosolteilchen hindurchzuschikken, die dabei eine Lichtstreuung verursachen, welche eine lichtempfindliche Zelle trifft. Diese Zelle ist ihrerseits mit einem Instrument verbunden, an welchem das Vorhandensein von Aerosolteilchen und Variationen ihrer Konzentration abgelesen werden können.
In vorbekannten Geräten sind die Beleuchtung in der Lichtstreukammer und die lichtempfindliche Zelle in der Weise angeordnet, dass nur ein ziemlich kleines Aerosolvolumen in jedem Augenblick gleichzeitig das Streulicht erzeugt, das die lichtempfindliche Zelle trifft. Der Lichtfluss ist proportional zur Anzahl der die Streuuung erzeugenden Partikeln und zu der Intensität des einfallenden Lichtes. Wenn das Aerosolvolumen gering, d. h. die Anzahl der Partikeln klein ist, ist eine grosse Stärke des einfallenden Lichtes oder eine hohe Empfindlichkeit der Detektorvorrichtung (Detektor und Verstärker) erforderlich, um sichere Messungen des Streulichtes zu ermöglichen. Eine grosse Lichtstärke der Beleuchtungslampe erfordert mit den bisher gewöhnlich benutzten Lampen (Glühlampen) eine hohe Leistung (oft um 30 W), was keinen Batteriebetrieb ermöglicht.
Ziel der Erfindung ist ein Verfahren, um einen grösseren Wirkungsgrad der Lichtstreuung zu erhalten und dadurch den Vorteil einer zuverlässigen Ablesung der auftretenden Aerosolmenge. Dies wird durch eine Vorrichtung erreicht, die die Aufnahme der Lichtstreuung von einem verhältnismässig grossen Aerosolvolumen in einem breiten Winkelbereich bis zu ziemlich kleinen Streuwinkeln ermöglicht, welch letzterer Umstand mit Rücksicht auf die Beziehung zwischen dem Streuwinkel und der Stärke des Streulichtes von Vorteil ist. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein für die Ausführung des Verfahrens geeignetes Gerät, ein sogenanntes Aerosolphotometer, das einen einfachen Aufbau und einen geringen Leistungsverbrauch hat und handlich ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist für die vorerwähnten Zwecke dadurch gekennzeichnet, dass die Streukammer, durch die der Luftstrom geleitet wird, eine langgestreckte Form besitzt, dass das Strahlenbündel die Kammer in deren Längsrichtung durchquert, und dass das Prüfgas ebenfalls durch die Streukammer geleitet wird, so dass die in dem Gas befindlichen Partikeln während des grössten Teils ihres Durchgangs durch die Streukammer sich in dem Strahlenbündel befinden.
Das für die Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens vorgesehene Gerät, welches eine Streukammer mit Einlass und Auslass für das zu prüfende Gas und eine Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung eines Strahlenbündels sowie eine lichtempfindliche Zelle zur Aufnahme des von den im Gas vorhandenen Partikeln gestreuten Lichtes aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Streukammer länglich ist, ein Einlass und ein Auslass an den Enden der Kammer für den Durchgang des Gases in der Längsrichtung der Kammer angeordnet sind, und dass das Strahlenbündel in Längsrichtung der Kammer verläuft.
Der Erfindungsgegenstand wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein schematisch dargestelltes Gerät,
Fig. 2 ein abgeändertes Teil des Gerätes nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Gerät in einer anderen Ausführungsform,
Fig. 4 schematisch ein Schaltbild.
Gemäss Fig. 1 umfasst das nachfolgend beschriebene Gerät eine Röhre 1 mit offenen Enden und daselbst angeordneten Lichtschleusen 2 und 3, die den Durchgang des zu prüfenden Gases ermöglichen, aber das Eindringen von Lichtstrahlen verhindern. Die Lichtschleusen 2 und 3 können auch anders aufgebaut sein als die Schirme, die schematisch in der Figur dargestellt sind. Die Röhre 1 ist innen überall geschwärzt, so dass ihre Wände lichtabsorbierend sind. Ebenso sind die Lichtschleusen 2 und 3 geschwärzt. Der zwischen den Lichtschleusen liegende Teil der Röhre 1 bildet eine Lichtstreukammer 4.
An einer Wand der Röhre 1 ist eine Lichtquelle 5 angeordnet, z. B. eine solche Glühlampe, die ein homogenes, paralleles Lichtbündel liefert. Die Lichtquelle 5 ist gegen die Mitte der Röhre 1 und zweckmässigerweise auch an den Seiten durch einen Schirm 6 abgeschirmt. Vor der Lichtquelle 5 liegen mehrere Blenden 7. Die Lampe ist an einem Ende der Streukammer anzuordnen, die Ausgestaltung des Lampengehäuses, der Beleuchtungsoptik und die Lage im Verhältnis zur Mittelachse der Streukammer kann aber unter Berücksichtigung des vorgesehenen Anwendungsgebietes des Gerätes und je nach den wirtschaftlichen Umständen verschiedenartig ausgeführt sein.
In dem vor der Lichtschleuse 3 liegenden Wandungsteil der Röhre 1 befindet sich eine Öffnung 8, hinter der eine lichtempfindliche Zelle 9, z. B. einer CdS- oder CdSe-Zelle, mit Zuleitungsdrähten 10 zu einem Messinstrument angeordnet ist.
Angrenzend an die Öffnung 8 und um die Zelle 9 herum befindet sich eine dichtschliessende Kappe 11 mit geschwärzter Innenseite, so dass dort keine Lichtreflexion entsteht.
Die Lichtquelle 5 und die Blenden 7 sind so angeordnet, dass das Strahlenbündel 12 so nahe als möglich an der Licht aufnehmenden Fläche der Photozelle 9 vorbeiläuft, ohne jedoch auf diese aufzutreffen.
Die Funktion des Gerätes ist folgende. Es wird vorausgesetzt, dass die Lichtquelle 5 das Strahlenbündel 12 erzeugt.
Wenn dieses auf die Aerosolpartikeln in der Streukammer 4 der Röhre 1 auftrifft, wird das Licht gestreut, so dass die Photozelle 9 vom Streulicht getroffen wird, dessen Lichtstärke an dem an die Zelle angeschlossenen Messinstrument abgelesen werden kann. Die Streukammer 4 ist länglich und das Strahlenbündel 12 durchquert die Kammer in ihrer Längsrichtung und somit über einen bedeutenden Teil des Kammervolumens.
Dadurch wird eine grosse Anzahl von Aerosolpartikeln vom Strahlenbündel getroffen, was eine erhebliche Lichtwirkung auf die Photozelle 9 zur Folge hat, so dass sich ein zuverlässiger Ablesewert am Messinstrument ergibt.
Der erforderliche Luftdurchsatz durch die Streukammer 4 kann durch einen Luftstrom in der einen oder anderen Rich tung auf verschiedene Weise erfolgen, z. B. kann die Röhre vertikal stehen, so dass eine Kaminwirkung erzielt wird, oder sie kann in einem Luftstrom angeordnet sein, oder die Röhre wird von Hand mit dem einen oder anderen Ende in Vorwärts richtung bewegt, so dass Luft durch die Röhre gedrückt wird.
Es können aber auch mechanische Mittel angewandt werden, um Luft durch die Röhre zu treiben.
Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung mit einer lichtempfind lichen Zelle 9 kann gemäss Fig. 2 abgewandelt werden. Hier bei wird eine Röhre 1' mit einer Öffnung 8' versehen, die mit einer Kappe 11' überdeckt ist. In dieser ist ein Lichtsammler
13 in Form eines Pyramidenstumpfes oder eines Kegelstump fes angeordnet, dessen Grundfläche zur Öffnung 8' und dessen Scheitelfläche zu einem Photodetektor oder einer Photozelle 14 hin gewendet ist. Der Lichtsammler kann aus einem homogenen Körper aus optisch klarem Material mit totalreflektierender Aussenfläche bestehen oder hohl mit spiegelnden Innenwänden sein. Das in den Lichtsammler eindringende und durch diesen hindurchgehende Licht wird in der Richtung zur Zelle 14 konzentriert, an welche ein nicht dargestelltes Messinstrument angeschlossen ist.
In Fig. 1 und 2 ist nur eine lichtempfindliche Zelle 9 bzw. 14 gezeigt, es können aber mehrere mit oder ohne Lichtsammler aussen über den Röhrenumfang verteilt angeordnet sein, wobei das Strahlenbündel zentral durch die Streukammer laufen kann.
Das Gerät gemäss Fig. 1 und 2 ist in seiner Ausführung einfach, aber trotzdem wirkungsvoll und besteht aus leichten Teilen, so dass es zur Probenahme an verschiedenen Stellen, wie im Freien, in Fabrikräumen oder anderen Räumlichkeiten, mitgetragen werden kann. Es kann dabei besonders vorteilhaft als tragbarer Rauchgasdetektor verwendet werden. Es ist auch noch ohne weiters tragbar, wenn ein Schreiben oder ein Registrierinstrument mit dem an die Zelle angeschlossenen Messinstrument verbunden ist.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des beschriebenen Aerosolphotometers. In einem länglichen Körper 20 ist in dessen Achse eine Lichtquelle 21 angeordnet, z. B. eine Linsenglühlampe und ein Kondensorsystem 22, das eine nicht dargestellte Blende und eine Linse enthält. Dadurch wird ein leicht konvergentes Strahlenbündel 23 in eine Streukammer 24 und zu einer Lichtfalle 25 in Form eines Zylinders mit Boden gerichtet. Die Streukammer 24 besteht aus zwei verschieden grossen Kegelstümpfen 24' und 24", die an ihren Schmalenden zusammenhängen. Am kleinen Kegel 24', in Fig. 3 der rechte, ist das Kondensorsystem 22 angeschlossen. Der Strahl durch die Streukammer liegt konzentrisch zur gemeinsamen Achse der beiden Kegel 24' und 24", d. h. konzentrisch zur Längsachse der Streukammer 24.
Das an der gemeinsamen Scheitelfläche der beiden Kegel gebildete Verbindungsloch 26 hat einen Durchmesser, der gleich gross oder etwas grösser ist als der Durchmesser des Strahlenbündels 23 an dieser Stelle. In den kleinen Kegelstumpf 24' mündet nahe dem Verbindungsloch 26 ein Einlassrohr 27 für die Prüfluft und vom grossen Kegelstumpf 24" geht ein Auslassrohr 28 weg, das mit der Lichtfalle 25 zusammengebaut ist und mit einem Loch im Boden der Lichtfalle in Verbindung steht. Das Auslassrohr 28 ist ausserdem mit seitlich gerichteten, das Licht abschirmenden Löchern versehen, um das Heraussaugen der Prüfluft aus der Lichtfalle 25 zu erleichtern. Die Innenseite der Streukammer 24, die Lichtfalle 25 und die Rohre 27 und 28 sind sorgfältig geschwärzt. Die Streukammer kann eventuell durchbrochene Seitenwände mit Lichtschirmen haben.
Durch die beschriebene Ausführung der Streukammer und die Beleuchtung erhält man den Vorteil, dass das ganze Luftprüfvolumen beim Durchgang durch das Verbindungsloch 26 beleuchtet wird. Beim weiteren Strömen der Luft durch den Kammerteil 24' liegt ferner das Luftprüfvolumen die ganze
Zeit im Gange des Strahlenbündels.
An die Streukammer 24 ist die Grundfläche eines Licht sammlers angeschlossen, der gemäss Fig. 3 aus zwei aneinan der stossenden Kegelstümpfen 29 und 30 besteht, wobei die zur Streukammer des Kegelstumpfes 29 gewendete Grundflä che als Sammellinse ausgebildet sein kann. Die Lichtsammel kegelstümpfe 29 und 30 sind als ein zusammenhängender
Körper aus durchsichtigem Material, z. B. Plexiglas, mit polier ter Oberfläche hergestellt, so dass man eine Totalreflexion der
Strahlen aus dem Innern des Kegelstumpfes zur Oberfläche für
Lichteinfallswinkel erhält, die grösser sind als der Totalrefle xionswinkel. Als Behelf kann der Lichtsammler ein Hohlkör per mit reflektierender Innenseite sein.
Der kegelstumpfförmige Lichtsammler hat den Vorteil, dass man mit ihm Licht mit einem Streuvolumen von ziemlich erheblichem Ausmass sowohl in der Tiefe als auch nach den Seiten auf eine kleine Fläche konzentrieren kann.
Um viel Streulicht zu sammeln, ist die Eintrittsfläche des Kegelstumpfes 29 so gross als möglich, und das aufgefangene Licht wird mit möglichst geringen Verlusten auf das Austrittsende des Kegelstumpfes 30 konzentriert, der an seinem verjüngten Ende den gleichen Durchmesser hat wie eine direkt daran angeschlossene lichtempfindliche Zelle 31. Als solche Zelle können verschiedene Detektortypen benutzt werden, z. B. die marktgängigen Photowiderstände aus CdS oder CdSe.
Die Zelle 31 ist in einen massiven Block 32, beispielsweise aus Aluminium eingebaut und in dem gleichen Block 32 ist eine Bezugszelle 33 von der gleichen Art wie die Zelle 31 einmontiert. Die Zelle 33 ist mittels eines Plexiglasstabes 34 oder eines anderen Lichtleiters, z. B. eines Faserbündels, an die Kammer mit der Lichtquelle 21 angeschlossen und zwischen der Lichtquelle und dem nahegelegenen Ende des Stabes 34 befindet sich eine verstellbare Blendenvorrichtung 35.
Fig. 4 zeigt die Prinzipschaltung der lichtempfindlichen Zellen 31 und 33 in einer Widerstandsmessbrücke. Diese enthält in bekannter Weise zwei gleich grosse, konstante Widerstände 36 und 38 für Feineinstellung, einen Verstärker 39, ein Anzeigeinstrument oder einen Schreiber 40 und eine Batterie 41. Zusätzlich kann eine Registriervorrichtung an den Verstärker 39 angeschlossen sein.
Das Gerät gemäss Fig. 3 sowie die Schaltung nach Fig. 4 arbeiten wie folgt: Von der Lichtquelle 21 wird zur Lichtfalle 25 ein konzentriertes Strahlenbündel 23 gerichtet. Die Prüfluft wird der Streukammer 24 z. B. so zugeführt, dass diese 60-70 Luftwechsel in der Minute erhält. Dies erfolgt zweckmässigerweise durch die Saugwirkung des Auslassrohres 28, das für diesen Zweck an eine Saugvorrichtung angeschlossen ist, die eine von Hand oder elektrisch getriebene Saugpumpe, eine CO2-getriebene Ejektorpumpe usw. sein knn, je nach dem, ob es sich um einzelne Punktmessungen oder Grossmesserien handelt.
Beim Durchgang der Prüfluft durch das Verbindungsloch 26 wird das ganze Prüfvolumen vom Strahlenbündel 23 beleuchtet, und beim weiteren Strömen der Prüfluft durch die Streukammer 24 bis zur Lichtfalle 25 liegt das Prüfvolumen während der ganzen Zeit im Strahlenbündel. Hierdurch trifft das Bündel während einer längeren Strecke auf Prüfluft und auf eine grössere Menge von Aerosolpartikeln in der Prüfluft auf, als wenn es, wie früher, nur quer durch einen Prüfluftstrom gerichtet wäre. Wenn die Aerosolpartikeln die Strecke vom Verbindungsloch 26 bis in die Nähe der Lichtfalle 25 passieren, streuen sie das Licht, das auf die Grundfläche des Licht sammlerkegelstrumpfes 29 trifft, worauf das Licht im Lichtsammler 29, 30 zur lichtempfindlichen Zelle 31 geleitet und auf diese konzentriert wird. Seine Stärke kann dann an dem Anzeigeinstrument 40 abgelesen werden.
Die Messbrücke nach Fig. 4 ist vorher auf reine Luft eingestellt worden und dadurch auf Null gestellt worden, dass die Bezugszelle 33 mit einem mit der Blendenvorrichtung 35 geregelten Teil des Lichtes von der Lichtquelle 21 beleuchtet worden ist, welcher Teil durch den lichtleitenden Stab 34 zur Bezugszelle 33 geleitet worden ist.
Durch die Montage der Zellen 31 und 33 in dem gleichen Block, durch die sie die gleiche Temperatur erhalten, und durch Nullstellung der Messbrücke wird ein Ausgleich für die Einflüsse äusserer Temperaturänderungen auf die Zellen 31 und 33, sowie für die Änderungen des Lichtstromes der Lichtquelle erreicht; diese Änderungen können beispielsweise von der Batterie herrühren. Durch diese Ausgleichmassnahmen wird ein hoher Grad von Stabilität und eine hohe Zuverlässigkeit der Instrumentanzeige erreicht.
Die Vorteile des beschriebenen Verfahrens und des Gerätes sind vor allem. dass die Lichtstreuung der Aerosole während ihres Durchgangs durch einen relativ langen Teil des Strahlenbündels erfolgt. so dass eine bedeutende Lichtmenge die lichtempfindliche Zelle trifft, dass das Gerät schnellen Ausschlag gibt, da das Volumen der Streukammer so klein als möglich ist, dass die Empfindlichkeit des Gerätes unter Berücksichtigung seines einfachen Aufbaus besonders hoch ist, dass der Leistungsverbrauch gering ist, so dass die Batterie ausreichend hierfür ist, und dass das Gerät leicht in der Handhabung ist.
The present invention relates to a method and an apparatus for the detection of particles floating in a gas, a beam of rays being sent through the gas in a scattering chamber, which strikes the particles present in the gas and the scattered light is detected by a light-sensitive cell .
The particles can be dust, oil mist or smoke particles, all of which are of various types and of small size and are called aerosols and their concentration is to be determined or monitored.
It is known to send a beam of light through a stream of air with aerosol particles for the stated purpose, which in the process cause light to be scattered which hits a light-sensitive cell. This cell is in turn connected to an instrument on which the presence of aerosol particles and variations in their concentration can be read.
In previously known devices, the lighting in the light-scattering chamber and the light-sensitive cell are arranged in such a way that only a fairly small volume of aerosol at any moment simultaneously generates the scattered light that hits the light-sensitive cell. The light flux is proportional to the number of particles causing the scattering and to the intensity of the incident light. If the aerosol volume is low, i.e. H. the number of particles is small, a high intensity of the incident light or a high sensitivity of the detector device (detector and amplifier) is required in order to enable reliable measurements of the scattered light. A high luminous intensity of the illuminating lamp requires a high power (often around 30 W) with the lamps (incandescent lamps) commonly used up to now, which does not allow battery operation.
The aim of the invention is a method to obtain a greater efficiency of the light scattering and thereby the advantage of a reliable reading of the amount of aerosol occurring. This is achieved by a device which enables the light scattering to be recorded from a relatively large aerosol volume in a wide angular range up to fairly small scattering angles, which latter circumstance is advantageous with regard to the relationship between the scattering angle and the strength of the scattered light. Another object of the invention is a device suitable for carrying out the method, a so-called aerosol photometer, which has a simple structure and low power consumption and is handy.
The method according to the invention is characterized for the aforementioned purposes in that the scattering chamber through which the air flow is passed has an elongated shape, that the beam crosses the chamber in its longitudinal direction, and that the test gas is also passed through the scattering chamber, so that the particles in the gas are in the beam for most of their passage through the scattering chamber.
The device provided for carrying out the method according to the invention, which has a scattering chamber with inlet and outlet for the gas to be tested and a lighting device for generating a beam as well as a light-sensitive cell for receiving the light scattered by the particles present in the gas, is characterized in: that the scattering chamber is elongate, an inlet and an outlet are arranged at the ends of the chamber for the passage of the gas in the longitudinal direction of the chamber, and that the beam extends in the longitudinal direction of the chamber.
The subject matter of the invention is explained below on the basis of exemplary embodiments and the drawing. Show in it:
1 shows a longitudinal section through a device shown schematically,
FIG. 2 shows a modified part of the device according to FIG. 1,
3 shows a longitudinal section through a device in another embodiment,
4 schematically shows a circuit diagram.
According to FIG. 1, the device described below comprises a tube 1 with open ends and light locks 2 and 3 arranged there, which allow the passage of the gas to be tested, but prevent the penetration of light rays. The light locks 2 and 3 can also be constructed differently than the screens that are shown schematically in the figure. The tube 1 is blackened all over the inside so that its walls are light-absorbing. Light locks 2 and 3 are also blackened. The part of the tube 1 lying between the light locks forms a light scattering chamber 4.
On one wall of the tube 1 a light source 5 is arranged, e.g. B. such an incandescent lamp that delivers a homogeneous, parallel light beam. The light source 5 is shielded from the center of the tube 1 and expediently also on the sides by a screen 6. In front of the light source 5 there are several apertures 7. The lamp is to be arranged at one end of the scattering chamber, but the design of the lamp housing, the lighting optics and the position in relation to the central axis of the scattering chamber can take into account the intended area of application of the device and depending on the economic circumstances be designed in different ways.
In the wall part of the tube 1 located in front of the light lock 3 there is an opening 8 behind which a light-sensitive cell 9, e.g. B. a CdS or CdSe cell, is arranged with lead wires 10 to a measuring instrument.
Adjacent to the opening 8 and around the cell 9 there is a tightly fitting cap 11 with a blackened inside, so that no light reflection occurs there.
The light source 5 and the diaphragms 7 are arranged in such a way that the beam 12 passes as close as possible to the light-receiving surface of the photocell 9, but without hitting it.
The function of the device is as follows. It is assumed that the light source 5 generates the beam 12.
When this strikes the aerosol particles in the scattering chamber 4 of the tube 1, the light is scattered so that the photocell 9 is hit by the scattered light, the light intensity of which can be read on the measuring instrument connected to the cell. The scattering chamber 4 is elongated and the beam 12 crosses the chamber in its longitudinal direction and thus over a significant part of the chamber volume.
As a result, a large number of aerosol particles are hit by the beam, which results in a considerable light effect on the photocell 9, so that a reliable reading on the measuring instrument results.
The required air flow through the scattering chamber 4 can be done in various ways by an air flow in one or the other Rich device, for. B. the tube may stand vertically so as to create a chimney effect, or it may be placed in a stream of air, or the tube is moved by hand with one end or the other in the forward direction so that air is forced through the tube.
However, mechanical means can also be used to force air through the tube.
The arrangement shown in FIG. 1 with a light-sensitive cell 9 can be modified as shown in FIG. Here at a tube 1 'is provided with an opening 8' which is covered with a cap 11 '. In this is a light collector
13 arranged in the form of a truncated pyramid or a truncated cone fes, the base of which faces the opening 8 'and the apex face of a photodetector or a photocell 14. The light collector can consist of a homogeneous body made of optically clear material with a totally reflective outer surface or it can be hollow with reflective inner walls. The light penetrating into the light collector and passing through it is concentrated in the direction towards the cell 14, to which a measuring instrument (not shown) is connected.
Only one light-sensitive cell 9 or 14 is shown in FIGS. 1 and 2, but several with or without a light collector can be arranged outside distributed over the tube circumference, the beam being able to run centrally through the scattering chamber.
The device according to FIGS. 1 and 2 is simple in its design, but nevertheless effective and consists of light parts, so that it can be carried along for sampling in different places, such as outdoors, in factory rooms or other rooms. It can be used particularly advantageously as a portable smoke gas detector. It is also easily portable if a writing device or a recording instrument is connected to the measuring instrument connected to the cell.
3 shows a further embodiment of the aerosol photometer described. In an elongated body 20, a light source 21 is arranged in its axis, for. B. a lens bulb and a condenser system 22 which includes a diaphragm, not shown, and a lens. As a result, a slightly convergent bundle of rays 23 is directed into a scattering chamber 24 and to a light trap 25 in the form of a cylinder with a bottom. The scattering chamber 24 consists of two different sized truncated cones 24 'and 24 "which are connected at their narrow ends. The condenser system 22 is connected to the small cone 24', the right one in FIG. 3. The beam through the scattering chamber is concentric to the common axis of the two cones 24 'and 24 ", d. H. concentric to the longitudinal axis of the scattering chamber 24.
The connecting hole 26 formed on the common vertex surface of the two cones has a diameter which is the same size or slightly larger than the diameter of the beam 23 at this point. An inlet pipe 27 for the test air opens into the small truncated cone 24 'near the connecting hole 26 and an outlet pipe 28 extends from the large truncated cone 24 ″, which is assembled with the light trap 25 and communicates with a hole in the bottom of the light trap 28 is also provided with laterally directed, light-shielding holes to make it easier to suck the test air out of the light trap 25. The inside of the scattering chamber 24, the light trap 25 and the tubes 27 and 28 are carefully blackened. The scattering chamber may have perforated side walls with light screens.
The described embodiment of the scattering chamber and the lighting have the advantage that the entire air test volume is illuminated when passing through the connecting hole 26. When the air continues to flow through the chamber part 24 ', the air test volume is also the whole
Time in motion of the beam.
To the scattering chamber 24, the base of a light collector is connected, which according to FIG. 3 consists of two aneinan the abutting truncated cones 29 and 30, wherein the surface facing the scattering chamber of the truncated cone 29 can be formed as a collecting lens. The light collecting truncated cones 29 and 30 are connected as one
Body made of transparent material, e.g. B. Plexiglas, made with polished ter surface, so that you have a total reflection of the
Rays from inside the truncated cone to the surface for
Receives light angles of incidence that are greater than the total reflection angle. As a makeshift, the light collector can be a Hohlkör with a reflective inside.
The frustoconical light collector has the advantage that it can be used to concentrate light with a scattering volume of quite a considerable extent both in depth and laterally on a small area.
In order to collect a lot of scattered light, the entry surface of the truncated cone 29 is as large as possible, and the light collected is concentrated with the lowest possible losses on the exit end of the truncated cone 30, which at its tapered end has the same diameter as a light-sensitive cell directly connected to it 31. Various types of detectors can be used as such a cell, e.g. B. the common photoresistors made of CdS or CdSe.
The cell 31 is built into a solid block 32, for example made of aluminum, and in the same block 32 a reference cell 33 of the same type as the cell 31 is assembled. The cell 33 is by means of a Plexiglas rod 34 or another light guide, for. B. a bundle of fibers, connected to the chamber with the light source 21 and between the light source and the nearby end of the rod 34 is an adjustable aperture device 35.
4 shows the basic circuit of the light-sensitive cells 31 and 33 in a resistance measuring bridge. This contains, in a known manner, two constant resistors 36 and 38 of equal size for fine adjustment, an amplifier 39, a display instrument or a recorder 40 and a battery 41. In addition, a recording device can be connected to the amplifier 39.
The device according to FIG. 3 and the circuit according to FIG. 4 work as follows: A concentrated beam 23 is directed from the light source 21 to the light trap 25. The test air is the scattering chamber 24 z. B. supplied so that it receives 60-70 air changes per minute. This is expediently done by the suction effect of the outlet pipe 28, which is connected to a suction device for this purpose, which can be a manually or electrically driven suction pump, a CO2-driven ejector pump, etc., depending on whether it is individual point measurements or Large trade fair runs.
When the test air passes through the connecting hole 26, the entire test volume is illuminated by the beam 23, and as the test air continues to flow through the scattering chamber 24 to the light trap 25, the test volume is in the beam for the entire time. As a result, the bundle hits test air over a longer distance and hits a larger amount of aerosol particles in the test air than if, as before, it were only directed across a test air flow. When the aerosol particles pass the distance from the connecting hole 26 to the vicinity of the light trap 25, they scatter the light that hits the base of the light collector cone stocking 29, whereupon the light in the light collector 29, 30 is directed to the light-sensitive cell 31 and concentrated on it . Its strength can then be read from the display instrument 40.
The measuring bridge according to FIG. 4 has previously been set to clean air and has been set to zero in that the reference cell 33 has been illuminated with a part of the light from the light source 21 regulated with the aperture device 35, which part is illuminated by the light-conducting rod 34 Reference cell 33 has been passed.
By assembling the cells 31 and 33 in the same block, which gives them the same temperature, and by setting the measuring bridge to zero, a compensation for the influences of external temperature changes on the cells 31 and 33, as well as for the changes in the luminous flux of the light source is achieved ; these changes can result from the battery, for example. These compensatory measures achieve a high degree of stability and high reliability of the instrument display.
The advantages of the described method and the device are above all. that the light scattering of the aerosols takes place during their passage through a relatively long part of the beam. so that a significant amount of light hits the light-sensitive cell, that the device gives a quick turnaround, since the volume of the scattering chamber is as small as possible, that the sensitivity of the device, taking into account its simple construction, is particularly high, that the power consumption is low, so that the battery is sufficient for this and that the device is easy to use.