RU1340313C - Способ определени характеристик дисперсных сред - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к атмосферной оптике и касаетс  получени  информации о геометрических и пространственных параметрах дисперсных сред. Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона измер емых пара- метров дисперсных сред. Дл  определени  характеристик дисперсных сред форьшруют спектр пространственных частот пропускани  голограммы, измер ют характерные масштабы двух вложенных концентрических картин в полученном спектре. Характерные масштабы позвол ют получить интегральные характеристики дисперсной среды без восстановлени  голографического изображени . 1 ил. сл со о со

Description

Изобретение относитс  к атмосферной оптике и касаетс  получени  информации о геометрических и пространственных параметрах дисперсных сред.

Цель изобретени  - расширение диапазона измер емых параметров дисперсных сред.

При получении пространственного спектра, например, при фокусировке пучка излучени , прошедшего голограмму Фраунгофера дисперсной среды, распределение интенсивности в фокальной плоскости фокусирующей линзы состоит из двух вложенных концентрических картин с характерными радиусами г и Tj. Радиус внутренней картины г св зан со средним рассто нием между микрочастицами и голограммой на этапе регистрации 7. , а радиус внешней картины Tj св зан со средним размеро микрочастиц d(.p .

В случае полидисперсной среды внешн   картина формируетс  наложением от Монодисперсных фракций раз- ных размеров. Позтому распределение энергии f(r) во второй картине в круге радиусом Tj идентично распределению микрочастиц по размерам f(d) с учетом соотношений и TJ.

Параметры внутренней картины определ ютс  кольцами Френел , зарегистрированными на голограмме. Кольца Френел  образованы интерференцией опорной болны и сферической волны от каждой частицы на зтапе записи голограммы . Параметры колец Френел  завис т только от 1 иг. Параметры внешней картины оЛредел ютс  тен ми частиц и спеклами, зарегистрированными на голограмме. Последние так же, как и тени имеют размер частиц. При этом спекл-структуру формируют все частицы среды, а четкие, не разбитые на спеклы кольца Френел  - только час- тицы, отсто щие на достаточном рассто нии от соседних частиц. Таким образом , соотношение числа четких колец Френел  и частиц спекл-структу- ры, а следовагельно, соотношение энергий, заключенных в пределах характерных радиусов первой и второй картин, однозначно характеризует концентрацию дисперсной среды. Построив калибровочный график зависимости концентраций п п(Е,/Е) от соотношени  энергий в первой и второй картинах , определ ют объемную концентрацию микрочастиц.

Ичпестнп, что кпитрлст носстлноп- ленного изображени  fl кpoч- cтмцы К зависит от Z, конпеитрлции п и размера микрочастицы d, Построив калибровочные графики (7.ср ,d(.p,n) и по описанной ранее методике втисл   п, ZCP и d , определ ют средний контраст действительного изображени  микрочастиц дисперсной среды, которое может быть восстановлеио с данной голограммы. Таким образом, получают интегральный количественный критерий качества голограмт дисперсной среды.

Величина фотометрируемого участка голограммы и требуемое разрешение фотометрировани  при измерении распределени  почернени  голограммы оп-, редел ютс  диапазоном размеров частиц , о которых требуетс  получить информацию . Разрешение фотометрировани  должно быть на пор док Bbmie минимальных размеров частиц среды, а размеры фотометрируемого участка должны быть по крайней мере на пор док больше максимальных размеров частиц среды.

Средний размер и распределение по размерам микрочастиц среды могут быть определены также и непосредственно из пространственной функции интенсивности .

Пример. Производ т голографическую регистрацию дисперсной среды. Дл  этого излучение импульсного ла- зера, например рубинового, пропускают через телескопическую систему, чтобы сформировать параллельный пучок излучени  требуемого диаметра. Полученный пучок излучени  посыпают через исследуемую среду на фатоплай- тину, например, Микрат ЛОИ-2, закрепленную в держателе из .комплекта УИГ-12. Энергию импуЛьса выбирают в соответствии с площадью поперечного сечени  пучка излучени  и чувствительностью фотопластинки. Затем ным способом производ т химико-фотографическую обработку фотопластинки .

Способ по сн етс  чертежом.

На плите установки УИГ-12 при помощи комплекта держателей УИГ-12 устанавливают лазер 1 (например ЛГ-38), телескопическую систему 2, полученную голограмму 3, полупрозрачное зеркало А, действительное изображение среды 5, микроскоп 6 (например горизонтальный из комплекта ОСК-3), линзу 7, ФЭУ 8. Поперечные размеры вы

J 13

ходной линзы тепескопической системы 2, полупрозрачного зеркала 4, линзы 7 должны быть больше размеров засвеченной области голограммы 3.

Излучение лазера 1, пройд  телескопическую систему 2 и сформировавшись в параллельный пучок, проходит через голограмму 3, установленную перпендикул рно оси пучка. Излучение прошедшее через голограмму 3, при помощи полупрозрачного зеркала 4 де- литс  на две части. Излучение, прошедшее через зеркало 4, формирует действительное изображение дисперс- ной среды 5. Перемеща  микроскоп 6 в трех взаимно ортогональных направлени х , осуществл ют фокусировку на изображени  индивидуальных частиц в изображении дисперсной среды 5 и из- мер ют их размеры, координаты, определ ют их форму. Полученную информацию усредн ют и получают интегральны характеристики среды.

Излучение, отраженное от полупроэ рачного зеркала 4, фокусируют при помощи линзы 7. В фокальной плоскости помещают входное окно ФЭУ 8 с малым входт; отверстием. Высокое напр жение (пор дка 1,5 кЗ) подают на ФЭУ с источника питани  10, выходной сигнал ФЭУ регистрируют при noMouiji милливольтметра 11 .

При помощи ФЭУ 8 и милливольтметра 11 измер ют характерные масштабы

и г,

По формулам

A(0,610f/r,)2; . dtp 1,22 f/r,,

определ ют средний размер и среднее рассто ние до частиц ликоподи  (А - длина волны излуче- ки  лазера 1).

; Измерение Е, г ПРОИЗВОДЯТ следующим образом. Внеган   картина представл ет собой картину Эйри. При помощи ФЭУ 8 и милливольтметра 11 из- мер ют энергию, содержа1цуюс  в первом кольце картины Эйри (в безразмерных единицах) , и по известным соотношени м определ ют энергию, содержащуюс  в центральной части кар- тины Эйри (внутри круга радиусом г) т.6. EJ. Измер   интегральную энергию в круге радиусом г, и вычита  из нее Е|, получают Е,. По калибро

3

5 0

5 о

5

0

5

0 g

13

вочноьгу графику .п п (F./lo ) определ ют концентрацию частиц среды.

При помощи ФЭУ 8 и МИЛЛИпольтмет- ра 1 1 измер  сгт р сиреде.чснио гчнергии в пределах круга радиусом г . При данном измерении входное окно ФЭУ 8 должно иметь размеры большие, чем ширина колец внутренней картины дл  того, чтобы устранить ее вли ние на измер емое распределение.

По калибровочному графику К К (п, Zpp , d f,p) определ ют средний контраст голографическог о изображени  дисперсной среды 5.

С помощью описанного способа произведено определение парамет)(зг монодисперсного ансамбл  частиц JiiiKoiio-. ди . Точность онредапени  параметров среды определ етс  точног.тьк определени  г , г , F . , К. В опис(.и)аемом случае при использовании ТОУ 8 и милливольтметра пог1К ш1 огть составл ет V/

, . I /о .

По сравнению о прот(1типом предложенный способ имеет еледую аие пре- г1му1цества: расг.ир егси диапазон до- г ус 1имых рл-ч-и;г и И К Mi i..i 111 р 31лий -lac- тиц исследуог-тык JuiciieiK-НЬ А сред уие- лич 1иа1: f с  л.оч-. стиг-К Л пр iciHrioev. иссле;гуем. диспср лр.гх сред; упрошл- етс  процесс аолученп.  ин г ;,viib;i K характернее ;;ic л.чг|,е:-,--чы,.. cpr.i; до ..- тигаетс  воэМ11л кч:ть папучеии  иа- тегральньк хлрак 1 еристик диспе1 счой среды бе.; вссстано пени  гопографи- ческого изображени ; дост.гаетс  возможность полу -1сни  интегральной информации о дисперсной среде с голограмм , с которых по тем или причинам восстановить изображение обыч- HbtM способом не удаетс ; дос гигаетс  возмохсность оиределени  среднего контраста гологра(Ь1:ческого изображени  дисперсной среды, которое может быть восстановлено с данко) го. гогра-.пчы как критери  ее качества; не исключаетс  при необходимости восстановление голографического изображени  дисперсной среды обычным способом и получение информации об индивидуальных микрочастицах.

Claims (1)

1. Формула изобретен и  

   Способ определени  характеристик дисперсных сред, включаюгций голо- графическую регистращпо дисперсной

   5

   срсдм и Г рос11е (ипп1{це гологрлммы пучком когерентного излучени , о т л и - чающийс  тем, что, с целью расширени  диапагчона ог1редел ем,гх параметров дисперсных сред, формируют спектр пространственных частот пропускани  голограммы, измер ют характерные масттабы двух вложенных

   )

   KOHiUMiTpMMPCKVix. K;I ртип, гпдсрчсицихг  в полученноь сп(, игчмср ют рлс- преде.пгние онерг ии в пределах характерного мпсттаба одной из картин, измер ют энергии в пределах масштабов обеих картин и по измеренным величинам определ ют характеристики дисперсных сред.

   Редактор А.Бер

   Составитель В.Аджалов Техред А.Кравчук

   Заказ 1958ТиражПодписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. Д/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   Корректор М.Пожо