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"Einrichtung zur Größenbestimmung und Zählung von in einer Suspension
enthaltenen Teilchen" lu Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Großenbestimunng
und Zählung von in einer Suspension enthaltenen Teilchen, wo die fließende Suspension
einem elektrischen Feld ausgesetzt wird und beim Durchgang von Teilchen durch das
Feld infolge der Veränderung der Leitfähigkeit oder der Dielektrizitätskonstante
in dem vom Feld ausgefüllten Raum Strom-bzw. Spannungsänderungen verursacht werden,
die ein Maß fUr Anzahl und GröBe der Teilchen sind.
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Es ist seit langem bekannt, zur Ermittlung von in einer Suspension
aufgeschwemmten Teilchen, z. B. von Kohleteilchen oder metallischen Abtriebteilchen
in Motorenol, diese Suspension ein elektriaches Feld passieren zu lassen. Diese
Anordnung weist in einem Rohr aus Isolierstoff zwei Elektroden
in
Form von zwei Stiften auf, die sich gegenüberliegen und in das Rohr hineinragen.
Die Elektroden sind in ihrem Abstand verstellbar angeordnet und an ihnen liegt eine
elektrische Spannang.
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Durch die Verstellbarkeit der Elektroden kann die Einrichtung auf
die Größe der zu ermittelten Teilchen eingestellt werden.
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Diese Anordnung ist auch bereits derart modifiziert worden, daß anstelle
eines Stiftes eine plattenförmige Elektrode Anwendung fand, währeidder zweite Stift
in einem Isolierkörper eingebracht wurde, der nur die Spitze des Stiftes unbedeckt
laßt, damit nur diese mit der Suspension in Berührung kommt.
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Ferner ist eine Anordnung zur Erzeugung von Spannungsimpulsen bekannt,
bei der ein kleines, mit einer Durchbrechung versehenes, aus Isolierstoff bestehendes
Gefäß in einem größeren Gefaß angeordnet ist. Beide GefäBe sind mit einem Elektrolyten
gefüllt und nehmen je eine Blektrode auf, die an Gleichspannung gelegt ist. Ist
der Querschnitt der Durchbrechung in dem kleinen GefaB mit dem zwischen den Elektroden
fließenden Strom richtig abgestimmt, so tritt in der Durchbrechung infolge der dort
herrschenden hohen Stromdichte eine solche Erwärmung auf, da# der Elektrolyt verdampft.
Die
in der Offnung entstehenden Gasblasen unterbrechen den Stromkreis und damit entsteht
an einem im Stromkreis geschalteten Transformator bzw. an einer eingeschalteten
Induktivität bei jeder Blasenbildung ein Spannungsimpuls. Diese Anordnung geht auch
derart abzuwandeln, daß der Elektrolyt unter dem Einfluß eines Druckunterschiedes
in den Gefäßen durch die Durchbrechung in dem kleinen Gefäß gedrückt wird. Sind
in dem Elektrolyten nichtlösliche isolierende Stoffe aufgeschwemmt worden, so entsteht
immer dann, wenn ein isolicrendes Teilchen die Durchbrechung passiert, ein Spannungsimpuls.
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Bine solche Anordnung ist auch schon zur Ermittlung und Zählung von
Teilchen ausgenutzt worden. Es muß lediglich dafür gesorgt werden, daß die in der
Suspension aufgeschwemmten Teilchen dieser Einrichtung in einer derartigen Verdünnung
angeboten werden, daß die Teilchen einzeln die Leßstrecke passieren. Auch bei dieser
Anordnung lä#t sich, wie bei der Anordnung von zwei sich gegenüberliegenden Elektroden
aus der Größe des Spannungsimpulses auf das Volumen des Teilchens schließen.
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DieseAnordnunghatgegenüber der Anordnung von zwei sich gegenüberstehenden
Stiften in einem Rohrsystem
den Vorteil, daß die Meßstrecke leichter
und genauer herstellbar ist und im Betrieb ohne größere Störungen arbeiten kann.
Allerdings muß dafür gesorgt werden, daß die Durchbrechung in dem kleinen Gefäß,
welche die Meßstrecke darstellt, weder durch chemische Einflüsse, z. B. durch den
Blektrolyten noch durch mechanische Einflüsse, z. B. durch die in einer Suspension
aufgeschwemmten und zu zählenden Schleifkörner oder bei der Reinigung eine Veränderung
erfahrt. Deshalb ersetzte man die in <jinemIsoliergefäßeingesetzten, mit einer
Bohrung versehenen Glasscheiben, die die hießstrecke bildeten, durch gebohrte hdelsteine,
die mit dem lsoliergefä#, das meist aus Glas besteht, verklebt oder verschmolzen
werden.
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Auch ist es bekannt, zur Verwirklichung von Leßstrecken mit definierten
Maßen die aus der Feinwerkstechnik bekannten Lagersteine, sogenannte Uhrensteine,
als Meßstrecken zu verwenden. Ferner bieten sich für Heßstrecken Diamantziehsteine
an, wie sie bei der Drahtherstellung Verwendung finden die in jüngerer Zeit besonders
wirtschaftlich mittels Laserstrahlen gebohrt werden.
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Bei der beschriebenen Me#strecke, wo das elektrische Feld im rechten
Winkel zur dtrömungsrichtung der Suspension verläuft, ist von Nachteil, da# die
Elektroden in den Strömungskanal hineinrangen und
daß bei Berücksichtigung
der Abmessungen einer solchen Anordnung für die Zählung von Partikeln in der Größenordnung
von einigen u zu befürchten ist, daß die Meßstrecke verstopft. Natürlich sind die
Elektroden dort auch besonders dem Abrieb sowie sonstiger mechanischer Beschädigungen
ausgesetzt.
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Dagegen ist hinsichtlich der Meßstrecke, die aus einer kleinen Durchbrechung
besteht und die zwei Flüssigkeitsgefä#e verbindet und wo das elektrische Feld durch
diese Durchbrechung hindurchgreift, der Nachteil zu verzeichnen, daß auch die noch
nicht bewertete Suspension infolge der Elektrlyse Veränderungen unterliegt, was
insbesondere bei der Zählung von biologischen Objekten von Nachteil ist und die
Anzahl der repetierenden Messungen bei einer Probe beschränkt Außerdem ist das Flüssigkeitsvolumen
verhältnismäßig groß, in welchem das Feld derart konzentriert ist, da# bei Vorhandensein
von Teilchen Strom bzw. Spannungsimpulse ausgelöst werden. Dieses Volumen macht
bei dieser Anordnung angenähert das Dreifache des effektiven Volumes der Durchbrechung
selbst aus. Daraus resultiert, daß die Teilchen 'dieser hießstrecke in einer verhältnismäßig
großen Verdünnung, bei Blut z.B. im Verhaltnis von 1 : 50 000, angeboten werden
mdssen und daß trotzdem
der Koinzidenzfehler noch nicht vernachlässigen
bar klein ist. Diese Unzulänglichkeitju vermeiden ist Zweck der Erfindung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Meßstrecke zu schaffen, bei der
das Feld senkrecht oder nahezu. senkrecht zur Strömungsrichtung der Suspension verläuft
und die gegen chemische EinflUsse und Abrieb sowie gegen mechanische Beanspruchung
weitestgehend unempfindlich ist.
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Diese Aufgabe wird Erfindungsganäß dadurch gelöst, daß die Meßstrecke
aus zwei mit je einer Bohrung versehenen Isolierkörpern besteht, zwischen denen
zwei Elektroden angeordnet sind. Dabei können diese Elektroden aus Folie z. B. aus
Edelmetall, bestehen und lose beigefügt werden bzw. auf einen oder auf beiden Isolierkörper
aufplattiert sein. Eine besonders zweckmäßige Herstellung der Elektroden besteht
darin, dieselben auf die Isolierkörper aufzudampfen. Zur Verbindung der die Elektroden
zwischen sich aufnehmenden Isolierkörper bzw. zur BefestigunE derselben in den die
Suspension aufnehmenden Gefä#en kann man sowohl zu Klebverbindungen greifen als
auch die Isolierkörper in Glasgefäße einschmelzen. Die Isolierkörper, in die die
bleßstrecke
zweckmä#igerweise bereits vorher eingebracht ist., werden
zweckmä#igerweise aus einem verschleißfesten, chemisch beständigen, nicht leitenden
kristallinen Material, z. B, Al2O3 hergestellt. Als ökonomisch besonders vorteilhaft
hat sich die Verwendung von handelsüblichen Uhrensteinen erwiesen.
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Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispiclen näher erläutert
werden.
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In aer Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine SinrichtulE zur Teilchenzählung
mit ineinander angeordneten Behältern für die Suspension.
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Fig. 2 als Einzelheit von Fig. 1 die Teile einer Meßstrecke vor dem
Zusammenfügen.
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Fig. 3 einen Teil einer Einrichtung zur Teilchenzählung, bei der die,
die Suspension enthaltenden Gefäße neben-bzw. übereinander angeordnet sind.
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Fig. 4 eine Me#strecke für die Einrichtung nach Fig. 3 vor dem Zusammenbau.
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Fig. 5 eine Meßstrecke für eine Einrichtung nach Fig. 3 aber bereits
zusammengefügt.
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Fig. 6 eine Meßstrecke für eine Einrichtung, vorzugsweise nach Fig.
1 unter Verwendung von Uhrensteinen.
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,. 7 die noch nicht verbundenen Teile einer
Meßstrecke,
vorzugsweise für eine Einrichtung nach Fig. 1 unter Verwendung von lasergebohrten
Ziehsteinen.
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In der Figur 1 ist schematisch der Aufbaue eines Teilchenzählgerätes
gezeigt. Die zu untersuchende Suspension 1 ist in einem Becherglas 2 enthalten.
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Dieses Becherglas nimmt ein zweites in seinem Durchmesser kleines,
ebenfalls mit der Suspension 1 angefülltes Gefä# 3 auf, welches über einen Rohrstutzen
4 mit einem Vakuumbehälter in Verbindung steht. Das untere Teil des Gefäes 3 trägt
die Me#strecke. Diese besteht aus zwei Isolierteilen, nämlich dem Gefäß3 und einem,
auf das Gefä# 3 aufgeschobenen konischen AUschlußteil 5.
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Zwischen diesen beiden Isolierkörpern befinden sich die Elektroden
6 und 7t die auf die Isolierstoffteile 3 und 5 aufplattiert sind. Der Anschluß für
die Elektrode 7 ist durch einen, durch den Rohrstutzen 4 in den Behälter 3 ragenden
Platindraht 8 realisier, der auf den Teil der Elektrode 7 aufsitzt, der den Boden
des konisch geformten AUschlußkörpers 5 bedeckt. Dagegen wird der Anschluß fur die
Elektrode 6 mittels einer Schelle 9 bewirkt, die das Gefäß 3 umfaßt und oberhalb
des Flüssigkeitsspiegels angeordnet ist wahrend die auf dem Gefä# 3 aufgebrachte
Elektrode 6 isoliert sein kann. Die Einrichtung
arbeitet folgendermaßens
Wird infolge des in dem Gefäß 3 herrschenden Unterdruckes die Suspension 1 aus dem
Becherglas 2 durch die Meßstrecke gesaugt, so passieren die in der Suspension 1
aufgeschwemmten Teilchen, die eine andere elektrische Leitfähigkeit als die Trägerfliissigkeit
besitzen, ein elektrisches Feld, das zwischen den Elektroden 6 und 7 herrschte Infolgedessen
können an den Anschlüssen der Elektroden, je nach dem, ob die Spannungsquelle fUr
einen konstanten Strom oder eine konstante Spannung ausgelegt ist, Spannungs-bzw.
Stromimpulse festgestellt werden. Die Anzahl der Strom-bzw. Spannungsimpulse ist
ein Maß fUr die Anzahl der Teilchen, die die Meßstrecke passiert haben, während
die Grole der Strom-bzw. Spannungsimpulse dem Volumen der die Meßstrecke passierenden
Teilchen proportional ist.
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Figur 2 zeigt die Meßstrecke nach Figur 1 in vergrößerten Maßstab
vor dem Zusammenfiigen. Der Teil des Gefäßes 3 trägt die aufplattierte Elektrode
6 und der konische Abschlußteil 5 die Siektrode7.
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In beiden Isolierteilen ist bereits je eine Bohrung 10 eingebracht,
die nach ZusammenfUgen der Teile 3 und 5 die Meßatrecke bilden.
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In der Figur 3 ist ein Teil einer Teilchenzähleinrichtung gezeigt,
bei der die Gefäße, die die Suspension enthalten, in nicht näher dargestellter Weise
Ubereinander bzw. nebeneinander angeordnet und mittels Bohrungen 10 verbunden sind.
Hier ist die Meßstrecke zwischen Rohre 11 und 12 eingebaut, zwischen denen Isolierplatten
13 und 14 mit den eingefügten Elektroden 15 und 16 und der Bohrung 10 liegen.
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Die Figur 4 zeigt die Meßstrecke nach der Figur 3 vor ihrem Zusammenbau,
Dagegen zeigt Figur 5 eine Meßstrecke, die sich von der Meßstrecke nach der Figur
3 dadurch unterscheidet, daß die Elektroden 15 und 16 sich gegenseitig Aberlappen
und zwischen denselben das der Verbindung der Isolierplatten 13 und 14 dienende
Kunstharz 17 liegt. Anstelle des in der Figur 5 verwandten Efunstharzes 17 kann
auch zur Isolation der Blektroden 15 und 16 eine Isolationsfolie eingefiigt werden.
Der Aufbau der Meßstrecke gemiß Figur 5 eignet sich besonders, wenn die Bohrung
10 erst nach dem Zusammenbau eingebracht werden soll.
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Figur 6 zeigt den Aufbau einer Meßstrecke unter Verwendung handelsüblicher
Uhrensteine. Die Uhronateine 18 und 19 tragen jeder eine Flektrode 20 und 21, die
aufgedampft wurde. Diese Elektroden
bedecken auch einen Teil der
Wandung, die die meusstrecke begrenzt. Bei dieser Anordnung g stehen die Feldlinien
und Strömungsrichtung nicht mehr senkrecht, sondern älmlich wie in Fi,"'ur 5 in
einem Winkel kleiner als 90° aufeinander. Die Uhrensteine sind mit eienem Isolierkörper
22, der beispielsweise mit dem Gefä# 3 identisch sein kann, mittels Klebstoff 23
verbunden. Die Anwendung von Uhrensteinen hat vor allem ökonomische Vorteile, well
sie in definierten Maßen, insbesondere bezüglich des Durchmessers der Bohrung 10,
sehr billig zu erhalten sind. Die Anordnung nach Figur 6 hat dabei den weiteren
Vorteil, daß alle zur VerwendungkommendenUhrenstoine in gleicher Weise bedampft
werden können. Natürlich ist auch die Verwendung von Uhrensteinen möglich, die keine
Hohlkehle aufweisen.
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Figur 7 zeigt den Aufbau einer Meßstrecke aus lasergebohrten Ziehsteinen,
wie sie bei der Herstellung dünner Drähte Anwendung finden. Im Ausführun nach Figur
7 trägt der Ziehstein 24 beide J Itroden 26 und 27, während der Ziellstein 25 nicht
bedampft wurde. Diese Herstellungsweise hat den Vorteil, da# nur die Hälfte der
zu Me#strecken zusamm nzufügenden Ziehsteine bedampft werden muß, wobei die Bedampfung
zweckmä#igerweise
zunächst auf der gesamten Fläche des Ziehsteihes
erfolgt und nachträglich durch Entfernung eines Teiles des aufgedampften Materials
eine leiterfreie/.jonegeschaffenwird.
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Die beschriebenen Ausführungsformen können natärlich in üblicher @eise
miteinander kombiniert werden, z. B. ist die Vr/endungeinerAnordnung nach Figur
6 bei einer Grundanordnung nach Figur 3 möglich.