SU1285355A1 - Способ оптического анализа частиц аэрозол - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технической физике, в частности к способам анализа частиц при контроле технологических процессов и загр знени  окружающей среды. Изобретение позвол ет одновременно с определением размеров частиц определ ть их фракционную принадлежность, т. е. выдел ть фракции прозрачных и непрозрачных дл  зондирующего света частиц, что важно при контроле загр знени  окружающей среды и в р де технологических процессов. С целью обеспечени  возможности одновременного определени  фракционной принадлежности частиц потока измер ют мощность светового потока 3, рассе нного индивидуальными частицами 1 вперед в пределах телесного угла , ограниченного линейным углом, не превы- щающим 10°, относительно освещающего пучка 2 света, и одновременно мощность светового потока 4, рассе нного в остальное угловое пространство. По измеренной мощности в пределах меньщего угла суд т о размерах частиц, а по отнощению мощностей - о их фракционной принадлежности . 1 ил. i (Л

Description

J

ю

00 СП

00

ел ел

Изобретение относитс  к технической физике , в частности к способам анализа частиц при контроле технологических процессов и загр знени  окружающей среды.

Цель изобретени  - возможность одновременно с олределением размеров частиц определ ть их фракционную принадлежность (при этом выдел ютс  фракции прозрачных и непрозрачных дл  зондирующего света частиц).

На чертеже представлена схема, по сн юща  предлагаемый способ.

Способ заключаетс  в следующем. Индивидуальные частицы 1 аэрозол  в потоке освещаютс  сфокусированным пучком 2 света, длина волны которого Я, менее нижнего предела линейных размеров г этих частиц. Измер ют мощность светового потока 3, рассеиваемого индивидуальными частицами вперед в пределах телесного угла, ограниченного линейным углом, не превыщающим 10° относительно направлени  освещающего луча . Одновременно измер ют мощность пото; ка 4, рассе нного в остальное угловое пространство . При этом область 5 пр мого пучка из измерений исключаетс . По измеренной мощности потока, рассе нного вперед, определ ют размер частиц, а по отнощению мощностей двух потоков, определ ют принадлежность к фракции прозрачных или непрозрачных частиц.

Предлагаемый способ основан на том, что дл  больших, сильно преломл ющих частиц, величина дифракционного параметра р которых удовлетвор ет условию (m - 1) : 15, где m - коэффициент преломлени  материала частиц, обща  мощность W выводимого из падающего на них параллельного пучка света интенсивностью 7пад составл ет величину

Ц7 257пад,

где S - площадь поперечного сечени  частиц .

При этом дл  таких частиц весь рассе нный свет можно разделить на составл ющую Wi, рассе нную по законам геометрической оптики, и составл ющую , рассе нную за счет дифракции зондирующего потока на частицы. Дл  сферических частиц более 90% мощности потока Wi сосредоточено в части диаграммы рассе ни , занимающей угловое пространство в области углов более 10° относительно направлени  зондировани . Дл  несферических частиц, как правило, дол  потока Wi, рассе нного в большие углы (более 10°)  вл етс  еще более значительной. Поток Шд сосредоточен более, чем на 90% в пределах нулев ого лепестка диаграммы малоуглового рассе ни . Углова  ширина нулевого лепестка во составл ет величину

0-;

5

0

5

0

Таким образом, если подобрать длину волны зондирующего света достаточно малой, чтобы удовлетворилось условие

Х,СГмкн,

где гмнк - нижний предел размеров анализируемых микрочастиц, и измер ть поток Wfl в пределах телесного угла, ограниченного линейным углом менее 10°, а поток в пределах остального углового пространства диаграммы рассе ни , то потоки WA И Wi измер етс  отдельно, не наклады- ва сь друг на друга.

Величина потока не зависит от того, прозрачна частица или поглощает зондирующий свет, и равна

Wfl 57nafl

Обща  мощность выводимого из зондирующего пучка потока состоит из компонента

U/ Wi-f WA+ WHOM,

где WnoM - часть падающего потока, поглощенна  в частице.

Поэтому на долю потока , рассе нного по законам геометрической оптики, приходитс  величина

W, Г- Д- Г.огл 57пад- Wnor.

Прозрачна  частица не поглощает свет. .Дл  нее справедливо

Гпогл 0.

В этом случае

W,S7naa W. U

Таким образом, дл  прозрачной частицы отношение измеренных потоков рассе ни  и Wfl в пределах угла ;10° равно 1

,Wfl ,

-

Если частица окрашена, т. е. поглощает зондирующий свет, то Wnor. и §-

5

0

5

0

1.

Wi

5

Очевидно, что дол  поглощаемого частицей потока /гпогл в этом случае выражаетс  величиной

fenOM Ig-.

Измер   по мощности потока величину поперечного сечени  частицы п Гд

)

J пал

МОЖНО определить сечение поглощени  частицы

SnoM(i --к:)

Дл  больших сферических частиц, оптическа  плотность которых на длине волны зондировани  велика, сечение поглощени  зависит только от материала частицы, а не от ее размера и может использоватьс  дл  определени  природы частицы при анализе многокомпонентного аэрозол .

Предлагаемый способ позвол ет различать наличие в аэрозоле частиц сажи, белка и т. д., т. е. различать частицы материала различной природы.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ оптического анализа частиц аэрозол  путем освещени  индивидуальных частиц пробы в потоке пучком сфокусированного света, длина волны которого менее нижнего предела линейных размеров этих частиц, измерени  мощности светового потока , рассе нного индивидуальными частицами вперед и определени  размеров частиц по измеренной мощности, отличающийс  тем, что, с целью возможности одновременного определени  фракционной принадлежности частиц, мощность светового потока , .рассе нного индивидуальными частицами вперед, измер ют в пределах телесного угла, ограниченного линейным углом, не превыщающим 10° относительно направлени  освещающего пучка сфокусированного света, одновременно измер ют мощность светового потока, рассе нного в остальное угловое пространство, и по отношению мощностей этих потоков суд т о фракционной принадлежности частиц.