SE428972B - Anordning for detektering av forekommande av svevande, fasta eller vetskeformade partiklar i en gas - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 7902054-1 Olika utformningar av instrument av denna allmänna typ finnes exempelvis beskrivna i den svenska patentskriften 350 604, DOS 2 051 546, DOS 2 260 150, DOS 2 260 313 samt US patent- skrifterna 3 281 748, 3 248 551 och 3 914 616.

Tidigare föreslagna och marknadsförda instrument baserade på den ovan beskrivna ljusspridningsprincipen är emellertid otillfredsställande i vissa avseenden och i synnerhet beträf- fande känsligheten. Detta sammanhänger med att den spridda strålningen har en mycket liten intensitet relativt intensite- ten hos det primära, belysande strålknippet. Den spridda strål- ningens intensitet är en funktion av partiklarnas storlek och form och varierar vidare kraftigt i olika riktningar relativt det primära strålknippets riktning. För att en hög känslighet skall erhållas för en viss storleksordning av partiklar, är det därför väsentligt, att den av partiklarna inom den genom- lysta gasvolymen spridda strålningen kan samlas upp inom ett väldefinierat vinkelintervall relativt primärstrålens riktning och samtidigt från en så stor gasvolym som möjligt och över en så stor del av det primära strålknippets omkrets som möjligt och bringas att påverka den för mätningen av den spridda strål- ningens intensitet använda stråldetektorn. Samtidigt måste dock stråldetektorn vara mycket väl avskärmad från att direkt påverkas av strålning från det primära, belysande strålknippet liksom av yttre, inläckande strålning, exempelvis dagsljus eller belysning. De hittills kända instrumenten har ej på ett till- fredsställande sätt uppfyllt alla dessa villkor. Ändamålet med föreliggande uppfinning är därför att åstad- komma en förbättrad, enligt ljusspridningsprincipen arbetande anordning för detektering av förekomsten av svävande partiklar i en gas, vilken anordning på ett bättre sätt än tidigare kända anordningar av denna typ tillfredsställer de ovan nämnda vill- koren.

Enligt uppfinningen uppnås detta med en anordning utformad enligt bifogade patentkrav.

Genom den speciella utformningen av reflektorn vid anord- ningen enligt uppfinningen uppnås, att den spridda strålningen från partiklarna i den av det primära strålknippet genomlysta gasvolymen uppsamlas över en mycket stor del av Omkretsen runt det primära strålknippet och via en enda reflexion i reflektorn 10 l5 20 25 30 35 7902054-1 ledes till att påverka stråldetektorn.V Éärigenom kommer en" väsentligt större andel av den spridda strålningen att tillföras stråldetektorn. Det är vidare utan svårighet eller allvarliga olägenheter möjligt att samla och mäta den spridda strålningen från en väsentlig längd av det primära strålknippet, dvs. från en stor genomlyst gasvplym. I synnerhet blir detta möjligt, om man enligt en utföringsform av uppfinningen anordnar ett flertal stråldetektorer vid sidan av varandra, utmed reflektorns Härigenom uppnås en större känslighet och ett större signal-brus-förhållande. Reflektorns form säkerställer också, att stråldetektorn ej kan komma att påverkas av någon direkt strålning från det primära, belysande strål- Det blir även förhållandevis lätt att avskärma strål- ena brännpunktsaxel. knippet. detektorn från inläckande, yttre ljus.

I det följande skall uppfinningen närmare beskrivas i an- slutning till bifogad ritning, i vilken fig. l schematiskt och i planvy visar den principiella uppbyggnaden av en såsom exempel visad utföríngsform av en an- ordning enligt uppfinningen; och fig. 2 visar ett schematiskt snitt i större skala genom an- ordningen i fig. l utefter linjen II - II i fig. l Den i ritningen såsom exempel och schematiskt visade anord- ningen enligt uppfinningen innefattar organ för alstring av ett koncentrerat, väsentligt parallellt strâlknippe l, som är riktat genom en mätkammare 2, som innehåller den gas vars innehåll av svävande partiklar skall undersökas. I det visade utföringsexemplet antages det, att denna mätkammare 2 är öppen i båda ändar, så att den kan genomströmmas av gasen i fråga, såsom markerats medelst pilar 3 i fig. l. Den sig genom mät- kammaren 2 sträckande delen av strålknippet l är omsluten av en reflektor 4, som även bildar en del av mätkammarens 2 vägg.

Denna reflektor U har enligt uppfinningen formen av en del av en invändigt reflekterande, elliptisk cylinderyta. Den övriga delen av denna elliptiska cylinderyta är i fig. 2 markerad med en streckad linje 5. Reflektorn H utgör således en del av denna elliptiska cylinderyta, som är avskuren utmed ett plan parallellt med lillaxelplanet hos cylindern. Reflektorn 4 är så anordnad relativt strålknippet 1, att centrumaxeln hos 7902054-1 10 15 20 25 30 35 strålknippet sammanfaller med den ena brännpunktsakeln Bi för_mw den elliptiska cylinderytan. Det inses, att detta medför, att den spridda strålningen från partiklar i den av strålknip- pet 1 genomlysta gasvolymen kommer att via reflexion mot re- flektorn H samlas i den elliptiska cylinderytans andra bränn- punktsaxel BZ. På denna brännpunktsaxel är enligt uppfinningen en fotodetektor 6, exempelvis en fotodiod, anordnad med sin aktiva yta och med sitt synfält riktat mot reflektorn 4, med fördel på sådant sätt, att centrumaxeln i stråldetektorns 6 synfält är riktad mot brännpunktsaxeln Bl, dvs. ligger i den elliptiska cylínderns storaxelplan, och är väsentligen vinkel- rät mot brännpunktsaxeln Bl och därmed mot strålknippets l I fig. 2 är stråldetektorns 6 synfältsvinkel be- tecknad med u. Den elliptiska cylinderreflektorn 4 skall givet- vis vara så dimensionerad, att stråldetektorns 6 hela synfält riktning. täckes av reflektorn. Det inses, att den strålning som par- tiklarna i gasvolymen inom strålknippet l sprider inom vinkel- intervallet-ß kommer att efter en enda reflexion mot reflek- torn 4 riktas mot stråldetektorn 8 till att träffa dess aktiva yta. Dessutom kommer naturligtvis den spridda strålningen inom vinkelíntervallet Y att träffa stråldetektorns 6 aktiva yta utan någon reflexion mot reflektorn 4. Stråldetektorn 6 kommer följaktligen att mottaga en mycket stor andel av den totala spridda strålningen från den av strålknippet l genom- lysta gasvolymen, vilket ger en hög känslighet och ett stort signal-brus-förhållande. Stråldetektorn 5 kan även mottaga spridd strålning från en avsevärd längd av strålknippet l, såsom framgår av fig. 1, där stråldetektorns 5 synfältsvinkel likaledes är betecknad med a. Om man önskar mottaga och mäta den spridda strålningen från en ännu längre del av strålknippet 1, kan man lätt uppnå detta, genom att ett flertal strålde- tektorer anordnats bredvid varandra utmed brännpunktsaxeln B2 på det ovan beskrivna sättet.

Den övriga delen av väggen för den såsom en genomström- ningskanal utformade mätkammaren 2 är i ritningen betecknad med 7 och kan i princip ha vilken som helst lämplig form.

Stråldetektorn 6 kan med fördel vara monterad i en öppning i 10 15 20 25 7902054-1 denna vägg 7. Insidan av denna vägg 7 har lämpligen en icke reflekterande, dvs matt svart, yta. A Vid det i ritningen visade utföringsexemplet av en anord- ning enligt uppfinningen alstras strålknippet l medelst en ljus- källa i form av en lysdiod 8, som är insatt i ena brännpunkten hos en ellipsoidisk reflektor 9, som effektivt samlar upp strål- ningen frân lysdioden inom en stor rymdvinkel och koncentrerar det mot en liten yta vid den ellipsoidiska reflektorns andra brännpunkt, i vilken öppningen till en hålbländare lÛ är placerad.

Ett objektiv ll samlar ljuset från hålbländaren 10 till ett väl kollimerat strålknippe, vilket via ett vändprisma 12 riktas in i mätkammaren 2 som strålknippet l utmed den elliptiska cylin- derreflektorns 4 brännpunktsaxel B1. Vid den motsatta änden av reflektorn 4 är en strâlfälla 13 anordnad, i vilken strålknippet l fångas upp och utsläckes. Denna strålfälla kan vara av ett god- tyckligt lämpligt utförande. Genom att de erforderliga organen för alstringen av strålknippet l anordnas på utsidan av reflek- torn 4 på det beskrivna sättet, uppnås den fördelen, att anord- ningens totala axiella längd begränsas till att motsvara i huvud- sak reflektorns H axiella längd. Naturligtvis kan dock vid en anordning enligt uppfinningen det genom mätkammaren innanför re- flektorn passerande strålknippet även alstras på annat sätt och medelst organ anordnade på annat sätt. Även i övrigt är naturligtvis flera modifikationer möjliga inom uppfinningens ram.

Claims (5)

7902054-1 Patentkrav

1. , Anordning för detektering av förekomsten av svävande, fasta eller vätskeformade partiklar i en gas, innefattande en mätkammare (2) för mottagning av den gas som skall undersökas, organ (8-12) anordnade att alstra och genom nämnda mätkammare rikta ett koncentrerat, väsentligen parallellt, optiskt strål- knippe (l), en stràldetektor (6) och en reflektor (U) anordnad att mot stråldetektorn reflektera strålning spridd av partiklar förefintliga inom den av strâlknippet genomlysta gasvolymen i mätkammaren, k ä n n e t e c k n a d av att reflektorn (4) har en reflektoryta som har formen av åtminstone en del av en invändigt reflekterande_cylínderyta med~ellíptisk tvärsektion och är så anordnad, att strålknippets (1) centrumaxel väsent- ligen sammanfaller med den ena, av reflektorytan (U) omslutna brännpunktsaxeln (Bl) hos den elliptiska cylindern, varjämte stråldetektorn (6) är anordnad med sin aktiva yta belägen _ väsentligen i den elliptiska cylinderns andra brännpunktsaxel (B2) och med centrumlinjen i sitt synfält (a) riktad mot strålknippet (1).

2.7 Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att reflektorytan (4) utgöres av en utmed ett mellan de båda brännpunktsaxlarna (Bl, B2) beläget och med den elliptiska cylinderytans lillaxelplan parallellt plan avskuren del av den elliptiska cylinderytan, varvid läget för nämnda plan är' så valt, att reflektorytan (H) väl täcker stråldetektorns (6) hela synfält (a).

3. Anordning enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att stråldetektorn (6) är anordnad med centrumlinjen i sitt synfält (m) riktad väsentligen vinkelrätt mot strål- knippets (1) riktning.

4. Anordning enligt något av kraven l - 3, k ä n n e - tie c k n a d av att reflektorytan (4) bildar en del av en yttervägg för nämnda mätkammare (2), vilken är anordnad att kunna genomströmmas av den gas som skall undersökas i huvudsak parallellt med strålknippets (1) riktning. 79o2os4-1

5. Anordning enligt något av kraven 1 - 4, k ä n n e - t e c k n a d av att flera strâldetektorer är anordnade bredvid varandra utmed nämnda andra brännpunktsaxel.