RU116639U1

RU116639U1 - PARTICLE COMPOSITION ANALYZER

Info

Publication number: RU116639U1
Application number: RU2011154071/28U
Authority: RU
Inventors: Сергей Викторович Власов; Виктор Григорьевич Дроков; Гелий Вениаминович Павлинский; Юрий Дмитриевич Скудаев
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2012-05-27

Abstract

Анализатор состава частиц, содержащий источник излучения, предметный столик, оптическую систему и фотоприемник, отличающийся тем, что предметный столик выполнен в виде стакана, закрытого пластиной, по диаметру которой прорезана щель, а на пластину наложен и закреплен фильтр типа «Владипор», причем предметный столик выполнен с возможностью перемещения вдоль щели, расположенной на пластине, анализатор снабжен блоком микроподачи пробы масла с заданной скоростью в камеру анализатора и блоком управления, выполняющим функции управления подачей пробы масла, перемещением предметного столика, насосом, измерением температуры воздуха в камере анализатора и связан с ПК. Particle composition analyzer, containing a radiation source, a stage, an optical system and a photodetector, characterized in that the stage is made in the form of a glass, closed by a plate, along the diameter of which a slit is cut, and a Vladipor-type filter is applied and fixed to the plate, and the object the stage is made with the ability to move along the slit located on the plate, the analyzer is equipped with a micro-feed unit for an oil sample at a given speed into the analyzer chamber and a control unit that performs the functions of controlling the oil sample supply, moving the stage, pump, measuring the air temperature in the analyzer chamber and is connected to PC.

Description

Предполагаемая полезная модель относится к области приборостроения, более конкретно к устройствам для определения количества механических примесей в промышленных жидкостях (воде, жидких топливах, маслах, охлаждающих жидкостях и т.д.), а также для определения размеров частиц механических примесей.The proposed utility model relates to the field of instrumentation, and more particularly to devices for determining the amount of solids in industrial fluids (water, liquid fuels, oils, coolants, etc.), as well as for determining particle sizes of solids.

Известно устройство для экспресс-анализа промышленной чистоты жидкостей /Патент РФ №2356028, G01N 15/02, G01N 15/06, 2009 г./, состоящее из источника излучения, рабочего объема протекания струи жидкости, фотоприемного устройства, включающего в себя фотодиод, микроконтроллера.A device for the express analysis of industrial purity of liquids / Patent of the Russian Federation No. 2356028, G01N 15/02, G01N 15/06, 2009 /, consisting of a radiation source, a working volume of a fluid stream, a photodetector including a photodiode, a microcontroller .

Известен прибор для измерения механических примесей в нефтепродуктах /Бихмухаметов К.А., Селятицкий В.Г. «Прибор для измерения механических примесей в нефтепродуктах». http//, содержащий оптический датчик, включающий в себя измерительную кювету, оптические линзы, светоизлучающий диод, и два фотоприемника - рассеянного и проходящего излучения, причем приемник рассеянного излучения стоит примерно под 90° к зондирующему излучению.A known device for measuring mechanical impurities in petroleum products / Bikhmukhametov K.A., Selyatitsky V.G. "A device for measuring mechanical impurities in petroleum products." http //, containing an optical sensor, including a measuring cell, optical lenses, a light emitting diode, and two photodetectors - scattered and transmitted radiation, and the scattered radiation receiver is located at about 90 ° to the probing radiation.

Недостатками прибора являются: - зависимость показаний прибора от гранулометрического состава примесей.The disadvantages of the device are: - the dependence of the readings of the device on the particle size distribution of impurities.

Известно устройство для определения концентрации и размеров частиц в жидкостях /Авт. св. СССР №1376006, G01N 15/14, 1988 г./, содержащее последовательно расположенные источник излучения, фокусирующую оптическую систему, сопло, формирующее поток жидкости, перпендикулярный оптической оси и фокусирующей оптической системе, объектив для сбора рассеянного излучения, измерительный приемный канал и управляющий приемный канал, аналогичный измерительному приемному каналу, схему сравнения, входы которой связаны с выходами приемных каналов.A device for determining the concentration and particle size in liquids / Auth. St. USSR No. 1376006, G01N 15/14, 1988 /, containing a sequentially located radiation source, a focusing optical system, a nozzle forming a fluid flow perpendicular to the optical axis and the focusing optical system, a lens for collecting scattered radiation, a measuring receiving channel and a control receiving a channel similar to the measuring receiving channel, a comparison circuit whose inputs are connected to the outputs of the receiving channels.

Известен рентгенорадиометрический анализатор состава вещества /Патент РФ №2281481 G01N 23/223, 2006 г./, включающий в себя измерительную камеру с источником рентгеновского излучения, коллиматор, детектор, амплитудный анализатор и регистрирующее устройство, измерительная камера имеет клиновидную форму, телескопический коллиматор снабжен цилиндрическим фильтром первичного излучения, а прободержатель имеет возможность изменять положение образца относительно излучателя и детектора.Known X-ray radiometric analyzer of the composition of the substance / RF Patent No. 2281481 G01N 23/223, 2006 /, including a measuring chamber with an x-ray source, a collimator, a detector, an amplitude analyzer and a recording device, the measuring chamber is wedge-shaped, the telescopic collimator is equipped with a cylindrical primary radiation filter, and the sample holder has the ability to change the position of the sample relative to the emitter and detector.

Ближайшим аналогом является прибор ГРАН-152 /ТЕХНОПРИБОР. Приборы химического контроля. Каталог 2002, Москва, с.22/. Прибор состоит из источника излучения, измерительной кюветы, оптической системы и фотоприемника. Принцип действия этого прибора основан на измерении сигнала с выхода фотоприемника, возникающего при пересечении частицами зондирующего излучения, которое кратковременно экранируется. При этом на выходе фотоприемника вырабатываются импульсы в количестве, равном количеству частиц, а по амплитудам пропорциональны их размерам.The closest analogue is the GRAN-152 / TEKHNOPribOR device. Chemical control devices. Catalog 2002, Moscow, p.22 /. The device consists of a radiation source, a measuring cell, an optical system and a photodetector. The principle of operation of this device is based on measuring the signal from the output of the photodetector that occurs when particles cross the probe radiation, which is briefly shielded. In this case, pulses are generated at the output of the photodetector in an amount equal to the number of particles, and the amplitudes are proportional to their size.

Недостатком прибора является ограничение динамического диапазона измерения размеров частиц в силу насыщения сигнала фотоприемного устройства при измерении частиц больших размеровThe disadvantage of this device is the limitation of the dynamic range of particle size measurement due to saturation of the signal of the photodetector when measuring large particles

Задачей предполагаемой полезной модели является: создание устройства, позволяющего повысить экспрессность анализа и повысить точность позиционирования частицы.The objective of the proposed utility model is: creation of a device that allows to increase the expressness of analysis and to increase the accuracy of particle positioning.

Поставленная задача решается тем, что в анализаторе состава частиц, содержащем источник излучения, предметный столик, оптическую систему и фотоприемник, предметный столик выполнен в виде стакана, закрытого пластиной, по диаметру которой прорезана щель, а на пластину наложен и закреплен фильтр, типа «Владипор», причем предметный столик выполнен с возможностью перемещения вдоль щели, расположенной на пластине, анализатор снабжен блоком микроподачи пробы масла с заданной скоростью в камеру анализатора, и блоком управления, выполняющим функции управления подачей пробы масла, перемещением предметного столика, насосом, измерением температуры воздуха в камере анализатора и связан с ПК.The problem is solved in that in the particle composition analyzer containing a radiation source, a stage, an optical system and a photodetector, the stage is made in the form of a glass closed by a plate, a slot is cut through its diameter, and a filter such as Vladipor is applied and fixed to the plate ", And the stage is made with the possibility of moving along the slit located on the plate, the analyzer is equipped with a unit for micro-feeding an oil sample with a given speed into the analyzer chamber, and a control unit performing control the flow of oil samples, moving the stage, pump, measuring the air temperature in the analyzer chamber and is connected to the PC.

Схема анализатора показана на Фиг.1The analyzer circuit is shown in FIG. 1

Устройство содержит источник рентгеновского излучения 1, анализатор состава частиц 2, выполняющий спектрометрический анализ состава металлических частиц, находящихся в пробе масла, предметный столик 3, который выполнен в виде стакана, закрытого пластиной, по диаметру которой прорезана щель 4 шириной 100 мкм. На пластину кладется Фильтр «Владипор» 5 и закрепляется. Устройство также содержит блок микроподачи масла 6, капилляр 7, через который проба масла подается в зону облучения, блок микроподачи пробы масла 8, выполняющий функцию подачи пробы масла с заданной скоростью в камеру анализатора, блок перемещения предметного столика 9, выполняющий функцию удаления проанализированных частиц из облучаемой области и подготавливающий место для анализа следующих частиц, вакуумный насос 10 - создает необходимое разряжение внутри предметного столика, блок управления 11 управляет блоком подачи пробы масла, блоком перемещения предметного столика, насосом и измеряет температуру воздуха в камере анализатора, ПК 12 - персональный компьютер, необходимый для сбора и отображения данных, полученных анализатором, а также для управления всей системой; термодатчик 13, регулирующий температуру воздуха в камере анализатора 14. В камере анализатора находятся источник рентгеновского излучения 1, анализатор состава частиц 2 и предметный столик 3.The device contains an X-ray source 1, a particle composition analyzer 2, performing a spectrometric analysis of the composition of metal particles in the oil sample, a stage 3, which is made in the form of a glass, closed by a plate, a slot 4 of 100 μm wide is cut through its diameter. The Vladipor 5 filter is placed on the plate and fixed. The device also contains an oil micro-supply unit 6, a capillary 7, through which an oil sample is supplied to the irradiation zone, an oil sample micro-supply unit 8, which performs the function of supplying an oil sample at a given speed to the analyzer chamber, a stage transfer unit 9, which performs the function of removing analyzed particles from the irradiated area and preparing a place for analysis of the following particles, the vacuum pump 10 - creates the necessary vacuum inside the stage, the control unit 11 controls the oil sample supply unit, block moving the stage, and the pump measures the air temperature in the analyzer chamber 12 PC - Personal Computer, necessary to obtain and display data from the analyzer, and for controlling the entire system; a temperature sensor 13 that controls the temperature of the air in the analyzer chamber 14. In the analyzer chamber are an X-ray source 1, a particle composition analyzer 2, and a stage 3.

Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:

Первоначально в блок микроподачи пробы масла 6 устанавливается шприц с пробой масла, подвижное основание предметного столика 3 находится в исходном положении - крайнее правое. С ПК 12 оператор включает вакуумный насос 10, подает команду запуска анализатора частиц 2 и команду запуска процесса анализа. После подготовки анализатора к измерению блок управления 8 запускает подачу пробы масла в зону рентгеновского облучения. Проба масла подается в зону облучения через капилляр 7 с внутренним диаметром 0,8 мм. По мере подачи пробы постоянно происходит анализ состава масла на наличие металлических частиц. Как только детектором анализатора 2 зарегистрирован сигнал от основы сплава, например, железа, с ПК в блок управления 8 посылается команда остановки подачи пробы, и в течение заданного времени происходит определение элементного состава частицы. По окончанию процедуры определения состава частицы ПК отправляет команду блоку управления 8 на продолжение подачи пробы масла. Перед тем как подавать следующую порцию масла блок управления 8 с помощью блока перемещения 9 предметного столика сдвигает на небольшую величину, около 200 мкм, предметный столик 3 анализатора, тем самым убирая проанализированную частицу из области попадания рентгеновского луча, и запускает подачу пробы масла. Процесс повторяется до тех пор, пока не будет проанализирован весь объем пробы масла. По окончании процесса анализа пробы масла блок управления 11 переводит исполнительные механизмы блока подачи пробы масла 8 и блока перемещения предметного столика 9 в исходное положение. В течение работы анализатора постоянно контролируется температура воздуха внутри камеры анализатора.Initially, a syringe with an oil sample is installed in the micro-supply unit for the oil sample 6, the movable base of the stage 3 is in the initial position - the far right. From PC 12, the operator turns on the vacuum pump 10, gives a command to start the particle analyzer 2, and a command to start the analysis process. After preparing the analyzer for measurement, the control unit 8 starts supplying an oil sample to the x-ray zone. An oil sample is supplied to the irradiation zone through capillary 7 with an inner diameter of 0.8 mm. As the sample is supplied, the oil composition is constantly analyzed for metal particles. As soon as the detector from the analyzer 2 has detected a signal from the base of the alloy, for example, iron, a command to stop the sample supply is sent to the control unit 8 from the PC, and the elemental composition of the particle is determined within a specified time. At the end of the particle composition determination procedure, the PC sends a command to control unit 8 to continue supplying the oil sample. Before serving the next batch of oil, the control unit 8 by means of the stage transfer unit 9 shifts the analyzer stage 3 by a small amount of about 200 μm, thereby removing the analyzed particle from the area of the x-ray, and starts the flow of the oil sample. The process is repeated until the entire volume of the oil sample has been analyzed. At the end of the oil sample analysis process, the control unit 11 transfers the actuators of the oil sample supply unit 8 and the stage transfer unit 9 to the initial position. During operation of the analyzer, the air temperature inside the analyzer chamber is constantly monitored.

Перемещение предметного столика 3 при измерении состава частиц может осуществляться только в одном направлении - вдоль линии справа налево. Это означает, что анализируемые металлические частицы должны располагаться строго в линию. В предлагаемой конструкции проба масла подается на фильтр, типа «Владипор» 5, который расположен на предметном столике. Первые же опыты показали, что в случае отсутствия вакуумного насоса капля масла растекается по поверхности фильтра, частицы увлекаются маслом и хаотично располагаются по поверхности фильтра. В этом случае, при подаче пробы масла с включенным вакуумным насосом, каждая металлическая частица попадает в зону рентгеновского облучения, после чего автоматически происходит процесс измерения состава частицMoving the stage 3 when measuring the composition of the particles can be carried out only in one direction - along the line from right to left. This means that the analyzed metal particles must be placed strictly in line. In the proposed design, an oil sample is fed to a filter, type "Vladipor" 5, which is located on the stage. The very first experiments showed that in the absence of a vacuum pump, a drop of oil spreads over the surface of the filter, particles are carried away by the oil and randomly located on the surface of the filter. In this case, when an oil sample is supplied with the vacuum pump turned on, each metal particle enters the x-ray zone, after which the process of measuring the particle composition

Предлагаемое устройство позволяет повысить экспрессность анализа и повысить точность позиционирования частицы.The proposed device allows to increase the rapidity of analysis and to improve the accuracy of the positioning of the particles.

Claims

A particle composition analyzer containing a radiation source, a stage, an optical system and a photodetector, characterized in that the stage is made in the form of a cup closed by a plate, a slot is cut through its diameter, and a Vladipor filter is applied and fixed to the plate, the subject the table is arranged to move along a slit located on the plate, the analyzer is equipped with a unit for micro-feeding an oil sample with a given speed into the analyzer chamber and a control unit that performs control functions under whose oil sample, by moving the stage, the pump, the air temperature measurement in the analyzer chamber and is connected to the PC.