DE2835380C2 - Einrichtung zur Messung von Anzahl und Größe der in einer Flüssigkeit dispergierten Teilchen - Google Patents
Einrichtung zur Messung von Anzahl und Größe der in einer Flüssigkeit dispergierten TeilchenInfo
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- G01N15/10—Investigating individual particles
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Description
0< i< 2 arc cos
liegt, wobei nt der Brechungsindex der zu prüfenden
Flüssigkeit isl.
2. Einrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet,
daß das optische System der lichtempfindlichen Einheil (7) so ausgebildet isl. daß der Bereich
(14). der durch den Raumwinkel des »Blickstrahls« der lichtempfindlichen Einheit (7) auf der Innenfläche
des Zylinders (9) begrenzt isl. hinler der Schnittlinie (15) dieser Innenfläche mit dem Lichtslrom
vom Beleuchtungsgerät (4) in Lichlstroinrichlung liegl.
Die Erfindung betrifft eine Hinrichtung zur Messung von Anzahl und Größe der in einer Flüssigkeil dispcrgierten
Teilchen gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs
1 angegebenen, aus der US-PS 3 705771 bekannten Art.
Es isl ein optisches Gebcrgeräl zur Ermittlung der
Anzahl von Teilchen in einer Flüssigkeilsprobe bekannt. Das Gebcrgeräl enthält eine Durchflußzellc mit zwei
Fenstern. Durch diese Zelle läuft eine flüssige Hülle und in das Innere dieser Hülle wird die Flüssigkeilsprobe
eingeführt. Die llüssige Hülle sch inn ι die Probe von den
Teilchen an den Zellenwänden ab und leitet die Teilchen der Probe geiiiiii in den Brennpunkt des Lichtbündels.
this durch die Fenster in der DiirchliuUzclle gerichtet
wird.
Hs ist auch eine Hinrichtung zum Registrieren der
Frcnuitcilchcn-Zusammcnscl/iing in Flüssigkeiten bekannt.
die eine Durchflußkammcr des Analysator* mit Hin- bzw. Ablauföffnung enthält. Die Einrichtung enthält
außerdem ein Beleuchtungsgerät, das außerhalb der Kammer gegenüber einem für den L ichlslrom durchsichtigen
Fenster in der Kammerwand angeordnet ist und in
"> die Kammer ein konvergent'» Lichtbündel richtet, und
eine lichtempfindliche Hinheil zum Empfang des von den registrierten Teilchen reflektierten Lichtes. Die lichtempfindliche
Hinheil isl außerhalb der Kammer gegenüber einem für das reflektierte Licht durchsichtigen zweiten
to Fenster in der Kammerwand angeordnet. Die optische
Achse der lichtempfindlichen Einheit steht senkrecht auf der optischen Achse des Beleuchtungsgerätes und kreuzt
die letztere im Inneren der Kammer. Die Einlautöffnung der Kammer steht in Verbindung mit einer rohrförmigen
Düse, die im Mittelpunkt der Kammer befindlich ist. Um die rohrförmige Düse sind Röhrchen angeordnet, die mit
der Reinflüssigkeitsquelle in Verbindung stehen und zur Bildung der flüssigen Hülle, welche den Strahl der zu
prüfenden Flüssigkeit umfaßt, bestimmt sind.
Sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten beschriebenen Einrichtungsoll die flüssige Hülle ihren optischen
Eigenschaften nach identisch mit der zu prüfenden Flüssigkeil sein. Am einfachsten wird dies erreicht, wenn die
zu prüfende Flüssigkeit und die llüssige Hülle dieselbe Zusammensetzung aufweisen, die Flüssigkeit aber, welche
für die llüssige Hülle benutzt wird, rein isl. d.h. aus ihr sind alle Fremdlcilchen entfernt. dcr.n Größe die
Hmpfindlichkcilsschweile der lichtempfindlichen Feinheit
übertrifft. Deshalb sind bei dieser Hinrichtung solche
ίο Hinheilen erforderlich, wie ein Flüssigkeitsbehälter, eine
Pumpe und ein Flüssigkeitsrciniger. der eine hohe Reinigungsstufe der Flüssigkeit gewährleistet. Außerdem ist
zur Verhinderung einer Vermischung des Stromes der zu prüfenden Flüssigkeit mit denjenigen der flüssigen Hülle
im Schnittbereich der zu prüfenden Flüssigkeit mit dem Lichtbündel, d. h. zur Vermeidung eines Überganges der
Teilchen aus der zu prüfenden Flüssigkeit in die flüssige Hülle, eine Sondervorrichtung zum Ausgleich der Geschwindigkeiten
der erwähnten Ströme erforderlich.
Es ist auch zu vermerken. daC im Ve-. Liuf des Einsatzes
der Einrichtung oft verschiedene Flüssigkeiten zu prüfen sind.
Da aber die flüssige Hülle dieselben optischen Eigenschaften aufweisen soll wie die Prüfflüssigkcit. ist diese
ebenfalls zu wechseln. Eine solche Auswechselung verursacht in erheblichem Maße eine Lcislungsvermindcrung
und erhöht die Selbstkosten der Prüfungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hinrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I so wci-
5C ler zu entwickeln, daß der Grumlslörpegcl, der von dem
durch die Kammerwände und Prüfflüssigkeil laufenden l.ichtslrom erzeugt wird, minimal wird.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs I gelöst.
Um Verluste der Nutzinformation zu verhindern, ist es zweckmäßig, das optische System der lichtempfindlichen
Einheit so auszubilden, daß der Bereich, der durch den
Raumwinkel des Blickfeldes der lichtempfindlichen Einheit auf der Innenfläche des Zylinders begrenzt ist. hinter
bO der Schnittlinie der Innenfläche mit dem Liehtstrom vom
Beleuchtungsgerät in Lichtslromrichtunji liegt.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht es. die Kontrolle der Flüssigkcits-Versehnuitzung im Strom
auszuführen, wobei das Eindringen in die liehtempfindli-
b5 ehe Einheil von durch die Durchflußkammer-Wände rellektierten
Licht verhindert wird. u.zw. infolge Annahme des Raumwinkels -x in Übereinsiiniinung mit der Gleichung,
wodurch das Licht einer vollständigen Tolalrelle-
tion von den Außenwänden des Zylinders unterworfen ,vird. Hiermit können auf ein Minimum die Rauschströne
(Grundstörpcgel) reduziert werden, die von dem lurch die Kammerwände und die zu prüfende Flüssigkeit
laufenden Lichtstrom erzeugt werden, d.h. das Verhältnis zwischen den Werten des Nutzsignales und Rausches
kann vergrößert und eben dadurch eine maximale Empfindlichkeit erhalten werden.
Außerdem kann durch die Anordnung der lichtempfindlichen Einheit uriter Berücksichtigung des Verlaufes
des Bereiches, der durch den Raumwinkel des »Blickfeldes« der lichtempfindlichen Einheit auf der Innenfläche
des Zylinders begrenzt ist, hinter der Schnittlinie dtr Innenfläche mit dem Lichtstrom vom Beleuchtungsgerät
in Richtung des Lichtstromes, das Durchlaufen von Teilchen im nicht durchleuchteten Bereich, der im »Blickfeld«
der lichtempfindlichen Einheit nicht liegt, verhindert werden, somit können keine Verluste der Nutzinformation
entstehen; die Genauigkeit der Kontrolle wird erhöht.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Beschreibung
von Ausführungsbcispicicn und der beigelegten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 schcmatische Darstellung der Bauart der beispielhaften
Einrichtung.
Fig. 2 Anordnungsplan des Beleuchtungsgerät und der lichtempfindlichen Einheit in bezug aufden Zylinder
der Durchlaufkammer.
Die in Fig. 1,2 dargestellte Einrichtung hält eine Durchflußkammer 1 des Analysators, die eine Einlaulöffnung2
und Auslauföffnung3 aufweist, ein Beleuchtungsgerät 4. das außerhalb der Kammer 1 gegenüber
dem für den Lichtstrom durchsichtigen Fenster 5 in der Wand der Kammer ί angeordnet ist und ein konvergentes
Lichtbündel 6 in die Kammer 1 richtet. Die lichtempfindliche Einheit 7 zum Empfang des von den registrierten
Teilchen reflektierten Lichtstromes8 liegt außerhalb der
Kammer 1 gegenüber einem für den Lichtstrom 8 durchsichtigen, in der Wand der Kammer 1 vorgesehenen Fenster
9, wobei die optische Achse der lichtempfindlichen Einheit 7 senkrecht zur optischen Achse des Beleuchtungsgcrätcs4
verläuft und die letztere im Inneren der Kammer 1 in Punkte 10 schneidet.
Das Fcnster9 ist als Zylinder (im folgenden mit Zylindcr9
bezeichnet) ausgeführt, dessen Achse mil der optischen Achse des Beleuchtungsgerät zusammenfällt
und der für die Kammer! als Wandung dient, die den
Strom der zu prüfenden Flüssigkeit leitet. Das optische System des Bcleuchtungsgerälcs4 ist in solcher Weise
ausgebildet, daß der Schnittpunkt 10 der optischen Achsen des Beleuchtungsgerät^·^ und der lichtempfindlichen
Einheil 7 hinter dem Brennpunkt II des Beleuchtungsgerätcs4
liegt u.zw. in Richtung des Lichlslromcs6
von der Lichtquelle 12 des Beleuchtungsgerät4. Die
lichtempfindliche Einheil 7 hai ein lichtempfindliches
Glied 13. z.B. einen Fotoelektronenvervielfacher.
Der Raumwinkel α des konvergenten Lichtbündels 6 ist im folgenden Bereich angenommen:
0<a<2Arceos ■-, wobei
»ι
»ι
i/. Brechungsindex der zu prüfenden Flüssigkeit ist.
Dieses Verhältnis wird aus der Bedingung einer Totalreflexion des Lichte, von der Außen fläche des Zylinders 9
erhalten:
1K) ■/(-/(.. \labvi ist
/i... Einfallswinkel des Lichtstrahls an der Außenfläche
des Zylinders9:
/{,... Grenzeinfallwinkel, bei dem eine Totulreflexion
des Lichtes von der Außenfläche des Zylinders9 erfolgt.
Um eine Totalreflexion zu erhalten ist folgende Bedingung einzuhalten:
Sin/*,=''2= (1)
Sin /},... Sinus des Grenzeinfallwinkels:
;;, = 1... Luftbrcchungsindex:
H3... Brechungsindex des Werkstoffes
;;, = 1... Luftbrcchungsindex:
H3... Brechungsindex des Werkstoffes
für den Zylinder 9.
Nach dem Brechungsgesetz an der Grenze zwischen Flüssigkeit und Werkstoff des Zylinders 9:
InZi1=H1-SJn;-,, dabeiist
Sin 7... Sinus des Einfallwinkels des L>.':ics gesen die
innenfläche des Zylinders".
Aus (2) erhalten wir:
ff.-sin ß,
Sm v- ' ' O)
"1
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß
dabei ist ^1... maximaler Konvergenzwinkel des Lichtbündcls,
bei dem eine Totalreflexion des Lichtes von der Außenfläche des Zylinders9 erfolgt.
Aus(l) Sin/<,·«.,= I. (5)
■»ο Durch Einsatz (4) und (5) in (3) erhalten wir:
(ft) - / "1
4Γ) Daraus folgt
α, = 2Arcci)s
Die Anordnung der lichtempfindlichen Einheil 7 in
bezug aufden Zylinder!) der DurchfluUkaminer 1 ist unter
Berücksichtigung folgender Bedingung angenommen. Der Bereich 14, der durch den Ruumwinkcl des »Blickfeldstrahls«
(des Lichtstromes8) der lichtempfindlichen Einheit 7 aufdcr Innenfläche des Zylindcrs9 begrenzt ist.
soll hinter der Schnittlinie 15 derselben Fläche mit dem konvergenten Lichibündeiö vom Beleuchtungsgerät4
und in Lichlstromrichtung liegen.
W) Der Betrieb der FJr.. ichUing verläuft in folgender Weise.
Die zu kontrollierende Flüssigkeit wird durch die Durchflußkammer 1 von der Einlauföffnur,g2 zur Aus-Iaul'öffnung3
und hiermit auch durch den durchsichtigen
h5 Zylinder9 gepumpt, in dem die Flüssigkeit durch das
I.ichtbündel6 vom |jclcfchtungsgorät4 beleuchtet wird.
Die in der Flüssigkeit vorhandenen Schimil/lc-ilchcn senden,
indem sie in den Bereich 14 uclaimen. d.h. in das
»Blickfeld« der lichtempfindlichen Hinheit7. Impulse reflektierten
Lichtes auf das lichtempfindliche Glied 13. welche Impulse der Größe der Teilchen proportional
sind. Der Winkel des von einem Teilchen reflektierten Lichtes isl kleiner als ilei (iren/winkel /(, der Tolnlrellc- '.
xion des Lichtes von der Außenlläche lies Zylinders*,
deshalb wird der Lichlimpuls ohne I lindernisse dem loloeleklronenvervielfacher
zugeführt, in dem der entsprechende elektrische Impulser/eugl wird, der einem (in den
Zeichnungen nicht angedeuteten) Anzeigegerät /ugelei- m tel wird. Während dessen wird das Licht vom Uelcuchtungsgerät4.
das von den Wänden des Zylinders* reflektiert ist, dem Fotoelektronenvervielfacher nicht zugeführt,
da der Einfallwinkel /( dieses Lichtes gegen die Außenwand des Zylinders9 größer als der Grenzwinkel
/<i isl. und das Licht wird einer Totalreflexion unterworfen.
Dadurch wird im Elektronenvervielfacher die Entstehung von Rauschströmen vollständig verhindert, die
durch die von den Wänden des Zylinders9 reflektierten Lichtstrahlen erzeugt sind, und somit die Empfindlichkeit
der Einrichtung erhöhl.
Der im »Blickfeld« der lichtempfindlichen Einheit 7 liegende Bereich 14 ist vollständig beleuchtet, da er hinter
der Schnittlinie 15 der Innenfläche des Zylinders9 mit
dem Lichlstrom vom Beleuchtungsgerät 4 liegt, wodurch
ein Verlust der Nulzinformation verhindert wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
10
35
40
45
50
55
60
65
Claims (1)
1. Hinrichtung zur Messung von Anzahl und Größe der in einer Flüssigkeit dispergieren Teilchen
mil einer Durehflußkammer. welche eine Hin- bzw. Ablauföffnung aufweist, einem Heleuchlungsgeräl.
das außerhalb der Kammer gegenüber einem für das Lichtbündel durchsichtigen, in der Kammerwand
vorgesehenen Fenster angeordnet ist und ein konvergentes Lichtbündel in die Kammer richtet, und einer
lichtempfindlichen Einheit zum Hmpfang des von den registrierten Teilchen reflektierten Lichtes, die außerhalb
der Kammer gegenüber einem für das reflektierte Licht durchsichtigen, in der Kammerwand vorgesehenen
zweiten Fenster angeordnet ist. wobei die optische Achse der lichtempfindlichen Einheit senkrecht
zur optischen Achse des Beleuchtungsgcrätcs verläuft und die letztere im Inneren der Kammer
schneidet, di-durch gekennzeichnet, daß das
zweite Fenstfc? (9) als Zylinder ausgeführt ist. dessen
Achse mit der optischen Achse des Bclcuchtungsgcrätcs (4) zusammenfallt und der als Wandung der Kammer
(1) dienl. wobei das optische System des Ueleuchlungsgcrälcs
(4) so ausgebildet ist. daß der Schnittpunkt (10) der optischen Achsen lies Bcledes Beleuchtungsgerätes
(4) und der lichtempfindlichen Einheit (7) hinter dem Brennpunkt (II) des Beleuchlungsgeräts
(4) in Richtung des l.ichlslromes liegl und der
Raumwinkel ι des konvergenten Lichlhündels(6) im Bereich
Priority Applications (1)
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| DE19782835380 DE2835380C2 (de) | 1978-08-12 | 1978-08-12 | Einrichtung zur Messung von Anzahl und Größe der in einer Flüssigkeit dispergierten Teilchen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DE19782835380 DE2835380C2 (de) | 1978-08-12 | 1978-08-12 | Einrichtung zur Messung von Anzahl und Größe der in einer Flüssigkeit dispergierten Teilchen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2835380A1 DE2835380A1 (de) | 1980-02-28 |
| DE2835380C2 true DE2835380C2 (de) | 1984-08-16 |
Family
ID=6046874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE19782835380 Expired DE2835380C2 (de) | 1978-08-12 | 1978-08-12 | Einrichtung zur Messung von Anzahl und Größe der in einer Flüssigkeit dispergierten Teilchen |
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Families Citing this family (2)
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| DE19641882C2 (de) * | 1996-10-10 | 1998-11-05 | Willi Fischer | Verwendung einer Einrichtung zum Feststellen metallischer Teilchen |
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|---|---|---|---|---|
| DE1919628C3 (de) * | 1969-04-18 | 1975-04-10 | Wolfgang Prof. Dr. Dittrich | Anordnung zum automatischen Zählen und/oder Klassifizieren von in einem strömungsfähigen Medium dispergierten Teilchen |
| US3705771A (en) * | 1970-01-14 | 1972-12-12 | Bio Physics Systems Inc | Photoanalysis apparatus |
| DE2624977A1 (de) * | 1976-06-03 | 1977-12-08 | Rumpf Hans Prof Dr Ing | Streulichtmesseinrichtung zur ermittlung von partikelgroessenverteilungen und partikelstromdichten disperser phasen in stroemungen |
-
1978
- 1978-08-12 DE DE19782835380 patent/DE2835380C2/de not_active Expired
Also Published As
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| DE2835380A1 (de) | 1980-02-28 |
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