SU883708A1 - Устройство дл анализа микрочастиц - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА МИКРОЧАСТИЦ

1

Изобретение относитс  к технической физике и может быть использовано дл  выделени  заданных типов частиц непосредственно в струе отбираемой пробы на фоне примесей.

Известны устройства - фотоэлектрические счетчики аэрозольных частиц , содержащие камеру, блок отбора пробы, блок формировани  пучка све- , та, регистрирующее устройство. В этих счетчиках регистрируетс  свет, рассе нный частицей под неко-. торым фиксированным углом и по амплитуде полученного сигнала определ етс  размер частиц 1 .

Однако из-за сложной зависимости величины рассе нного света от параметров (размера, форглл, показател  преломлени ) частицы и угла рассе ни  эти устройства имеют низкую точность и не позвол ют однозначно св зать зарегистрированный сигнал с какой-либо частицей.

Наиболее близким к предлагаемому устройству  вл етс  устройство дл  анализа микрочастиц, содержащее камеру , соединенную с блоком генерации и формировани  пучка света, фотодетекторы , установленные в корпусе

камеры, усилители, соединенные с фотодетекторами Г23.

Недостатком известного устройства  вл етс  то, что регистраци  и

5 обработка сигналов с целью классификации частиц разделены во времени, и дл  обработки сигналов необходимо хранить в пам ти ЭВМ наборы интенсивностей от эталонных частиц.

О Кроме того, устройство предназначено дл  классификации частиц в пробах, содержсшщх заданные типы частиц, без посторонних мешающих примесей .

15 Цель изобретени  - экспрессное определение относительного содержани  заданных типов частиц в аэрозол х на фоне мешающих примесей.

Поставленной цель достигаетс  тем,

20 что в устройство, содержащее камеру, соединенную с блоком генерации и формировани  пучка света и блоком отбора пробы и формировани  струи аэро .зол , фотодетекторы, установленные

25 вкорпусе камеры, усилители, соединенные с фотодетекторами, введены счетчик импульсов рассе нного света , аналоговый вычислитель, блок амплитудного анализа, блок двоичной

30 матрицы, блок регистрации заданных

типов частиц, схема сброса матрицы в исходное состо ние, при этом счетчик импульсов рассе нного света чере соответствующий усилитель соединен с одним из фотодетекторрв, входы аналогового вычислител  соединены с выходагли усилителей, а выходы соединены со входами блока амплитудного анализа , выходы которого соединены с входами блока двоичной матрицы, выходы которой соединены со входами блока регистрации частиц заданных типов, а вход схемл сброса матрицы соединен с указанным фотодетектором, а выход со входом сброса блока двоичной матрицы .

Введение счетчика импульсов рассе нного света, соединенного с одним из фотодетекторов, позвол ет определить счетную концентрацию всех частиц , содержащихс  в пробе.

Аналоговый вычислитель, блок амплитудного ансшиза, блок двоичной матрицы позвол ют определить каждую частицу, относ щуюс  к заданным типам , а блок регистрации частиц заданных типой позвол ет провести их подсчет. Схема сброса матрицы обеспечивает непрерывный.режим регистрации частиц заданных типов.

На.чертвже показана блок-схема устройства дл  анализа микрочастиц.

Устройство содержит камеру 1 с фотодетекторами 2 блок 3 отбора пробы и формировани  струи аэрозол , блок 4 генерации и формировани  пучка света,усилители 5 сигналов фотодетекторов, аналоговый вычислитель б, блок 7 амплитудного анализа , блок 8 двоичной матрицы, блок 9 регистрации частиц заданных типов, счетчик 10 импульсов рассе нного света, схему 11 сброса матрицы.

Устройство работает следук цим образом .

Стру  аэрозол , подаваема  в камеру 1 из блока 3, пересекает пучок света, сформированный в блоке 4. При попадании частицы в рабочий объем, образованный пучком света и струей аэрозол , возникает импульс рассе нного света, регистрируемый фотодетекторами 2. Сигналы с фотодетекторов усиливаютс  усилител ми 5, причем сигнал от одного из фотодетекторов запускает счетчик 10 импульсов расе нного света, который измер ет счетную концентрацию частиц. Сигнал Uvji, Uv . . . , Uvj с выходов усилителей поступает в аналоговьтй вычислитель 6, где осуществл етс  их преоб разование видаОд Ыиу,,...и,)| где и 06 - выходное напр жение на -выход аналогового вычислител ; Uv -сигнал на выходе усилител .

Например, аналоговый вычислитель может выполн т операции

«а JN ( +...и, аЪл У ) п

ov4V-.

3

и„. и

и т.д.

в частности, аналоговый усилитель может осуществл ть операцию Uafci , где а - посто нное число.

Аналоговые сигналы с выхода вычислител  поступают в 6jrioK 7 амплитудного анализа, причем каждый выход вычислител  соединен с соответствующей ему схемой квантовани  по уровню.На одном из выходов каждой схемы квантовани  формируетс  логический сигнал, причем номер выхода, на котором формируетс  этот сигнал, однозначно св зан с уровнем напр жени , приложенного ко входу схемы. Таким образом, каждый номер выхода квантовани , на котором по вл етс  логический сигнал, соответствует определенному значению функциональной св зи между характеристиками индикатрисы рассе ни , т.е. определенному признаку частицы.

Выходы кеиждой схемы квантовани , блока амплитудного анализа св заны с элементагчот одного столбца матрицы, что обеспечивает запись некоторого признака частицы, пролетающей через рабочий объем камеры, в одном из элементов каждого столбца. Выбором некоторой совокупности функциональных св зей между характеристиками индикатрисы рассе ни  и соответствующих им уровней квантовани  обеспечивают такую работу устройства, что дл  каждого типа заданных частиц совокупность их признаков записываетс  в виде заполнени  логическими сигналами определенной строки матрицы .

Элементы каждой строки матрицы соединены со входом соответствующего им счетчика блока регистрации частиц заданных типов. В случае заполнени  всех элементов некоторой строки матрицы логическими сигналами, в счетчик, св занный с этой строкой будет записана логическа  единица, т.е. зафиксирован факт пролета частицы заданного типа.

При попадании в рабочий объем частицы другого типа, логическими сигналами заполнитс  друга  строка матрицы , и факт ее пролета будет зафиксирован в другом счетчике, св занном с этой строкой.

Claims (3)

1. Таким образом, будет сосчитано общее количество-содержащихс  в пробе частиц и количество данных К типов частиц. Пример . В таблице представлены параметры сферических частиц и их сигналы в относительных единицах под углами, близкими к О и 180° 5 и под углом 90°. Выделение указанных в таблице частиц можно осуществить и использование в блоке арифметики только тождественных преобразований Ц и и с помощью матрицы размерности 7x Например, при попадании в рабочий объем частицы 1 матрица будет им вид 1 11 001 11 О 110 110 100 1,0 О Единицами заполнитс  перва  стр ка, соответствующа  первой частице поэтому сработает соответствующий счетчик. Наличие единиц в других строках свидетельствует о том, что сигналы от разных частиц под одним углом совпадают, но сочетание трех углов дает однозначное определение каждой частицы. В данном примере рассмотрен про стейший случай, при котором в блоке арифь етики выполн лись только тожд венные преобразовани  сигналов. Однако дл  решени  конкретных задач может потребоватьс  существенное у личение количества аналоговых прео разований и, следовательно, увеличе ние количества столбцов в матрице. Примеры обосновани  возможных пр образований. 1.Сумма сигналов под всеми угла ми регистрации позвол ет более точно определ ть размер частицы.
2. 2.Отношение сигналов чувствительно к показателю преломле ни  частицы.
3. 3.Отношение сигналов Здо чувствительно к показателю поглощ частицы. Дл  решени  конкретных задач тип аналоговых преобразователей и ранг ющен примен емь1х матриц может быть весьма разнообразен. Одним из самых простых, успешно осуществленных на практике,  вл етс  разделение частиц на два класса: сферические и несферические по одному признаку - величине отношени  компонент рассе нного света, пол ризованных в двух взаимноперпендикул рных плоскост х, причем падающий пучок линейно пол ризован, в этом случае матрица имеет один столбец и две строки j,/a 1о несферическое сферическое Предлагаемое устройство может найти применение дл  определени  относительно , содержани  заданных типов частиц на фоне мешающих примесей при исследовании аэрозолей, контроле различных технологических процессов. Формула изобретени  Устройство дл  анализа микрочастиц , содержащее камеру, соединенную с блоком генерации и формировани  пучка света и блоком отбора пробы и формировани  струи аэрозол , фотодетекторы , установленные в корпусе камеры, усилители, соединенные с фотодетекторамиf отличающеес  тем, что,с целью экспрессного определени  относительного содержани  заданных типов частиц в аэрозол х на фоне мешающих примесей, в него введены счетчик импульсов рассе нного света, аналоговый вычислитель , блок амплитудного анализа, блок двоичной матрицы, блок регистрации заданных типов частиц, схема сброса матрицы в исходное состо ние , при этом счетчик импульсов ассе нного света через соответствую