Изобретение относитс к электрокинетическнм влени м, в частности к методам определени дзета-потенциала частиц в водных растворах путем измерени их электрофоретической подвижности . Известен способ измерени электро форетической подвижности микроскопическим методом. В электрическом поле посто нного тока с помощью микроскопа определ етс скорость перемещени частицы, вл ющейс суммой ско ростей элект1)сфореза и электроосмоса . Скорость электроосмоса определ етс по скорости перемещени га зового пузырька, наход щегос в параллельном капилп ре, экранированного от воздействи электричес - кого пол . Разность значени скорос тей частицы и пузырька дает скорост электрофореза, по которой определ етс одна из важнейших характеристик дисперсной системы - дзета-по-тенциал частицы l j. Недостатком такого способа вл етс использование посто нного тока,привод щего к осмотическому движению жидкости, скорость которого приходитс измер ть с помощью.пузырька . Одновременное микроскопическое измерение скорости частицы и пузырька приводит к дополнительньм погрешност м. Микроскопические измерени относ тс к трудоемким методам исследовани , требующим определенных навыков в работе. Кроме того, при протекании посто нного тока происходит газообразование на электродах и нагрев исследуемой жидкости. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс способ измерени электрофоретической подвижности частиц суспензии с помощью лазерного доплеровского анемометра . Луч гелий-неонового лазера после прохождени фокусирующей линзы расщепл етс на два пучка с помощью оптической системы. Каждый выход щий луч падает на одно из двух симметричных зеркал, которые обеспечивают при юстировке изменение угла пересечени лучей от О до 90°. В области пересечени лучей помещаетс измерительный объем электрофоретической чейки. Частица, наход ща с в области пересечени лучей, рассеивает свет одновременно от двух лучей Рассе нный свет выдел етс с помощью диафрагм и подаетс на фотоэлектронный умножитель, сигнал с которого поступает на анализатор спектра. В измерительном объеме расположены электроды, создающие электрическое поле, в котором происходит электрофоретическое перемещение частиц. Используютс два типа электродов: параллельные плоские пластины, расположенные на рассто нии 1 мм друг от друга, и проволочные электроды, помещенные с двух сторон длинного капилл ра. Использование пластин предпочтительней , так как.при этом уменьшаетс вли ние конвективных потоков и электроосмотического движени жидкости . Дл уменьшени вли ни электроосмоса на измер емую подвижность частиц на пластины подают двухпол рные пр моугольные импульсы с частотой 2 Гц и напр жением пор дка 1 В. Напр жение на проволочных электродах пор дка 100 В. Известный способ позвол ет автоматизировать процесс измерений, повысить его точность C2J. Недостатком известного устройства вл етс наличие электроосмотического перемещени жидкости. Поэтому измерени провод тс на стационарном уровне, на котором скорость пр мого и обратного осмотических потоков близка по величине. Выбор стационарного уровн приводит к дополнительной погрешности измерений и требует дополнительного времени. Целью изобретени вл етс повышение быстродействи и точности измерений . Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу измерени электрофоретической подвижности частиц суспензий, включающему воздействие на частицы пр моугольньм импульсом электрическим полем, освещение их двум пересекающимис пучками оптического излучени и регистрацию параметра рассе нного на частицах излучени , освещение частиц провод т пучками оптического излучени со сдвигом их частот, при этом на частицы дополнительного воздействуют посто нным электрическим полем, нормальным к импульсному, и измер ют период доплеровского сигнала, возникающий при воздействии на частицы однократным импульсом напр женностью 0-1000 В/см и длительностью 2-10 - KJ-c. На фиг. 1 представлена схема ус ройства дл реализации способа; на фиг. 2 - форма импульса па электро дах чейки. Устройство состоит из лазера 1 (фиг. 1), делител 2 луча, зеркал телескопических систем 4, фокусиру щих линз 5, ди&фрагм 6, приемного объектива 7, полупрозрачного зеркала 8, фотоприемника 9, процессор 10 доплеровского сигнала, кюветы 1 проволочных 12 и плоских 13 электродов , источника 14 посто нного напр жени , импульсного генератора 15 и микроскопа 16. Способ осуществл етс следук цим образом. Луч лазера 1 (типа ЛГ-38) попад на делитель 2 луча. Образованные д пучка отражаютс от зеркал 3,проход телескопические системы 4, фокусир . щие линзы 5, диафрагмы 6, приемный объектив 7, полупрозрачное зеркало 8 и попадают в фотоприемник 9, выхо которого соединен с входом процессо ра 10 доплеровского сигнала. В обла ти пересечени лучей помещена кювета 1 1 с исследуемой дисперсной сист мой, в которой расположены электрод 12и 13. Посто нное напр жение пода етс на электроды 12 от источника импульсное напр жение на электроды 13подаетс с генератора 15. Лучи частично отраженные от зеркала 8, попадают на микроскоп 16. Луч лазера 1 раздел етс на два пучка с помощью делител 2 луча. Деление луча производ т со сдвигом частоты между образованными пучками Эта мера необходима дл того, чтобы определить направление движени исследуемых частиц, а также уменьшить врем обработки полезного сигнала, полученного рассе нием излучени частицами. Частоты сигнала определ етс из выражени - где ии - частота сигнала; Ысд- сдвиг частоты между двум пучками; доплеровское изменение частоты. Если bJcA Jvc niio измерение можно проводить за один период результирующего сигнала, т.е. i л,2л изм JJ где ,д,- врем измерени ; Т - период сигнала. Кроме того, введение сдвига частоты между ny4KaNtti позвол ет увеличить отношение a mлитyды полезного сигнала к щуму. Образованные два пучка отражаютс от зеркал 3, проход т телескопические системы 4, которые расшир ют пучки приблизителььГо в восемь раз, что позвол ет во столько же раз увеличить фокусное рассто ние линзы при заданной области пересечени . Лучи фокусируютс линзами 5. Расфокусировка телескопическими системами 4 необходима дл того, чтобы можно было получить малый измерительный объем при использовании длиннофокусных линз 5, что позвол ет примен ть кюветы 11, имеющие большую прот женность в направлении световых пучков. В- кювете 1 1 находитс изучаема дисперсна система. В слабоконцентрированньгх суспензи х рассто ние между частицами велико, поэтому мала веро тность нахождени частицы в области пересечени лучей. Дл того, чтобы поместить частицу в зту область, необходимо ее перемещать вдоль оптической оси. С этой целью в кювете помещены проволочные электроды 12, создающие продольное посто нное электрическое поле напр женностью 10-40 В/см. Нижн граница соответствует более высоким концентраци м частиц. При наложении электрического пол наблюдаетс продольное осмотическое движение жидкости, однако на результат измерени оно не вли ет, так как скорость частицы определ етс только в поперечном направлении . Наличие частицы в измерительном объеме определ етс с помощью полупрозрачного зеркала 8 и микроскопа 16. В этот момент формируют .-управл ющий сигнал, поступающий на источник 15 питани , накладывающий на частицу импульсное поперечное электрическое поле. Частица перемещаетс в плоскости пересекающихс лучей в направлении, перпендикул рном оси оптической схемы, рассеива падающий свет. Рассе нное частицей излучение вьвдел етс с помощью диафрагм 6. Приемный объектив фокусирует рассе нное излучение на входном отверстии фотоприемника 9 усиливающего сигнала.С помощью процессора 10 измер етс период доплеровского сигнала. На плоскость электродов 13 кюветы 11 подаетс одиночный пр моуголь ный импульс напр жени амплитудой (f и длительностью Т (фиг. 2). Амплитуда и выбираетс такой, чтобы обеспечить требуемую точность измерений при наличии мешанлцих факторов таких как броуновское движение, седиментаци , конвекци . При использовании напр женности пол 40 ВУсм погрешность измерени ограничена броуновским движением на уровне 10%. Повышение напр женност пол нецелесообразно, так как оно привело бы к большим тепловым потер м и соответственно, к конвективны потокам. В предлагаемом способе при рассто нии между электродами 1-2 мм легко реализовать напр женность 1000 В/см. За счет малой длительности импульсного сигнала не успеет вьщелитьс большого количества тепла и развитьс конвективное движение. В то же врем погрешност измерени уменьшитс при увеличении напр женности пол . Так, например, при напр женности пол 1000 В/см погрешность равна 40 В/см 10% 0,4% (2 1000 В/см Дальнейшее повышение напр женнос пол нецелесообразно из-за вьзделени тепла,газообразовани на электродах возникновени конвективных потоков Длительность импульса выбираетс из следукнцих соображений. В первом приближении уравнение движени сферической частицы радиуса а под действием электрического поп в ср с в зкостью можно записать в виде ctE-6J7« V Решение этого уравне11и имеет ви I. . / i- . ii. 1 - i--i II где « эквивалентный зар д} К (,Го11ъ электрофоретическа подвиж HOCTbJ m If а IrrSt gJiпосто нна времени р - плотность частицы. Если скорость установившегос движени , достигаемую частицей за врем t 7 5 Т, обозначить V. , то k :-|2- , Дл эритроцитов р 1000 кг/м 0 10 м, дл воды ) . Тогда t . Длительность импульса нужно выбирать на пор док больше посто нной времени, т.е. Т / lOf 2 . Верхний предел Т следует оценить из времени развити электроосмоса а также значений теплоемкости и электропроводности . Так как при частоте 100 Гц электроосмотических влений в чейках закрытого типа и 10 Гц открытого не наблюдаетс , отсюда Т Юс-. Примем это значение за верхний предел длительности импульса. Следовательно, длительность импульса должна быть выбрана в диапазоне 2 . Быстродействие измерений, с одной стороны, обеспечиваетс за счет применени высокой напр женности поперечного пол , что приводит к более высокой скорости перемещени частицы относительно скорости перемещени в известном способе. Повьш ение скорости приводит к увеличению доплеровского сдвига частоты, по периоду которого суд т о скорости частицы. С другой стороны, как следует из выражени (1), быстродействие увеличиваетс не менее чем на пор док за счет применени сдвига частот двух пучков, получаемых при разделении лазерного луча и применени дл обработки доплеровского сигнала процессора , измен ющего длительность периода доплеровской частоты. Дзета-потенциал эритроцитов в физиологическом растворе измер етс при использовании поперечного импульсного электрического пол (таблица). Как видно из таблицы предложенный способ снижает погрешность определений до величины пор дка 0,5%. Погрешность по известному способу составл ет 10%, погрешность определений по методу микрои макрофореза не менее 10%. Так как дзета-потенциал вл етс одной из важнейших электрокинетических характеристик , который играет определ нщую роль в вопросах устойчивости дисперсных систем, предложенный способ может найти применение в различных област х техники.
и
Uo
Фи1.2