UA90349U

UA90349U - Flow-cell for recording of microparticles in fluids

Info

Publication number: UA90349U
Application number: UAU201313982U
Authority: UA
Inventors: Василь Богданович Гетьман; Ярослав Петрович Ференсович
Original assignee: Львівський Національний Університет Імені Івана Франка
Priority date: 2013-12-02
Filing date: 2013-12-02
Publication date: 2014-05-26

Abstract

A flow-cell for recording of microparticles in fluids comprises a body, for introduction of probe radiation, working chamber, optical decoy for suppression of probe radiation beam, inlet and outlet nipples. To the inlet nipple for supply of clean medium a nipple for supply of test medium is additionally introduced, with diameter by 5-20 times less than inlet nipple diameter. The end of the inlet nipple is made as a flattened cone.

Description

Корисна модель належить до приладобудування, і може знайти застосування у хімічній, мікробіологічній, рармацевтичній та інших галузях промисловості для контролю забруднення високочистих рідин мікрочастинками.The useful model belongs to instrument engineering and can be used in chemical, microbiological, pharmaceutical and other industries to control contamination of high-purity liquids with microparticles.

Відома проточна кювета (Акопов 3.А. и др. Автоматический проточно- ультрамикроскопический анализатор количества и размеров взвешенньх частиц в жидких средах. // Приборь и системі, і управления. - 1973. - вьіп. 5, С. 42-43), що містить корпус, вхідне та вихідне вікно вводу випромінювання, вхідний та вихідний штуцери подачі рідини.A well-known flow cuvette (Akopov 3.A. et al. Automatic flow-ultramicroscopic analyzer of the quantity and size of suspended particles in liquid media. // Devices and systems and controls. - 1973. - issue 5, pp. 42-43), containing the housing, the input and output windows of the radiation input, the input and output fittings of the fluid supply.

В кювету через вхідний штуцер надходить досліджувана рідина. Потік рідини перетинає освітлену зону, яка створюється сфокусованим лазерним променем, що проходить через прозоре вхідне вікно вводу випромінювання. Промінь виходить з кювети через прозоре вихідне вікно. Частинки, завислі в середовищі, проходять через освітлену зону та розсіюють світло, яке реєструється фотоприймачем. За інтенсивністю розсіяного світла визначають розміри частинок.The test liquid enters the cuvette through the inlet fitting. The fluid flow crosses the illuminated zone, which is created by a focused laser beam passing through a transparent entrance window of the radiation input. The beam exits the cuvette through a transparent exit window. Particles suspended in the medium pass through the illuminated zone and scatter the light that is registered by the photoreceptor. The size of the particles is determined by the intensity of the scattered light.

Недоліком відомої кювети є великі шумові сигнали, зумовлені розсіянням світла на вхідному та вихідному вікнах кювети, які знаходяться безпосередньо поряд з зоною реєстрації частинок.The disadvantage of the known cuvette is large noise signals caused by light scattering on the entrance and exit windows of the cuvette, which are located directly next to the particle registration zone.

Це вносить похибку в результати вимірювання та приводить до зростання нижньої межі розмірів частинок, що реєструються.This introduces an error into the measurement results and leads to an increase in the lower limit of the registered particle sizes.

Найближчим за технічною суттю - найближчим аналогом, є проточна кювета для реєстрації мікрочастинок у рідинах, підданих високому ступеню очистки (Пат. 30016) Україна, МПК 501М21/03. Проточна кювета для реєстрації мікрочастинок у рідинах, підданих високому ступеню очистки / Білий О.І., Гетьман В.Б., Печенков Г.О.; опубл. 11.02.2008, Бюл. Мо 3) містить корпус, вікно для введення зондувального випромінювання, вікно для реєстрації розсіяного світла, оптичну пастку для погашення променя зондувального випромінювання, вхідний штуцер, вихідний штуцер.The closest in terms of technical essence - the closest analogue - is a flow cuvette for registering microparticles in liquids subjected to a high degree of purification (Pat. 30016) Ukraine, IPC 501М21/03. A flow cuvette for the registration of microparticles in liquids subjected to a high degree of purification / O.I. Bily, V.B. Hetman, G.O. Pechenkov; published 11.02.2008, Bull. Mo 3) contains a housing, a window for introducing probing radiation, a window for recording scattered light, an optical trap for extinguishing the beam of probing radiation, an inlet fitting, an outlet fitting.

Недолік - малий динамічний діапазон концентрацій мікрочастинок, що контролюються, аналіз проводиться у невеликій частині об'єму середовища, що проходить через кювету, великий обсяг середовища, необхідний для проведення вимірювання.The disadvantage is a small dynamic range of microparticle concentrations under control, the analysis is carried out in a small part of the volume of the medium passing through the cuvette, a large volume of the medium required for measurement.

В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити проточну кювету для реєстрації мікрочастинок у рідинах, шляхом введення додаткового штуцера подачі середовища, що досліджується, так, щоб потік досліджуваного середовища мав мінімальний діаметр в зоніThe useful model is based on the task of improving the flow cuvette for recording microparticles in liquids, by introducing an additional nozzle for the supply of the medium under study, so that the flow of the medium under study has a minimum diameter in the zone

Зо реєстрації мікрочастинок, що дасть змогу проводити вимірювання за високої концентрації мікрочастинок, без одночасного попадання двох і більше мікрочастинок в зону реєстрації, а також підвищити точність визначення розмірів мікрочастинок.From the registration of microparticles, which will make it possible to carry out measurements at a high concentration of microparticles, without the simultaneous impact of two or more microparticles in the registration zone, as well as to increase the accuracy of determining the size of microparticles.

Поставлена задача вирішується тим, що у проточній кюветі для реєстрації мікрочастинок у рідинах, що містить корпус, вікно для введення зондувального випромінювання, робочу камеру, оптичну пастку для погашення променя зондувального випромінювання, яка гідравлічно зв'язана з робочою камерою, вхідний штуцер, вихідний штуцер, згідно з корисною моделлю, у вхідний штуцер подачі чистого середовища додатково введено штуцер подачі середовища, що досліджується, з діаметром у 5-20 разів меншим від діаметра вхідного штуцера, при цьому закінчення вхідного штуцера виконано у вигляді зрізаного конуса.The problem is solved by the fact that in a flow cuvette for recording microparticles in liquids, which contains a housing, a window for introducing probing radiation, a working chamber, an optical trap for extinguishing the beam of probing radiation, which is hydraulically connected to the working chamber, an inlet fitting, an outlet fitting , according to the useful model, the inlet fitting of the supply of the clean medium is additionally introduced with the inlet fitting of the medium under investigation, with a diameter 5-20 times smaller than the diameter of the inlet fitting, while the end of the inlet fitting is made in the form of a truncated cone.

Введені зміни дозволяють сформувати потік середовища, що досліджується, дуже малого діаметра, тому він перетинає освітлену зону в області максимальної інтенсивності випромінювання та рівномірної освітленості. Це дозволяє проводити вимірювання в малих пробах середовища, з високою концентрацією частинок і з малими похибками, зумовленими нерівномірністю освітлення зони реєстрації.The introduced changes make it possible to form a flow of the investigated medium with a very small diameter, so it crosses the illuminated zone in the region of maximum radiation intensity and uniform illumination. This allows for measurements in small samples of the environment, with a high concentration of particles and with small errors caused by uneven illumination of the registration area.

На кресленні зображена кювета, де 1 - корпус, 2 - вікно для введення зондувального випромінювання, З - робоча камера, 4 - оптична пастка, 5 - штуцер вводу чистого середовища, 6 - штуцер вводу середовища, що досліджується, 7 - вихідний штуцер.The drawing shows a cuvette, where 1 is a housing, 2 is a window for introducing probing radiation, C is a working chamber, 4 is an optical trap, 5 is a clean medium inlet fitting, 6 is a medium inlet fitting, and 7 is an outlet fitting.

Кювета складається: з корпуса 1, вікна для введення зондувального випромінювання 2, робочої камери 3, оптичної пастки 4, штуцера вводу чистого середовища 5, штуцера вводу середовища, що досліджується 6, вихідного штуцера 7.The cuvette consists of: a housing 1, a window for introducing probing radiation 2, a working chamber 3, an optical trap 4, a clean medium inlet fitting 5, a medium inlet fitting 6, an outlet fitting 7.

Кювета працює так. Промінь світла проходить через вікно для введення зондувального випромінювання 2, і створює в центрі робочої камери З освітлену зону високої інтенсивності, навпроти вихідного отвору штуцера вводу чистого середовища 5. Далі промінь надходить в оптичну пастку 4, заповнену тим же середовищем, де поглинається і не повертається в робочу камеру 3. Відсутність переходів між середовищами з різним показником заломлення безпосередньо біля зони реєстрації мінімізує шумові сигнали розсіяного світла. Потік середовища, що досліджується, надходить з штуцера вводу середовища, що досліджується 6, в штуцер вводу чистого середовища 5, по центру. При проходженні ділянки штуцера вводу чистого середовища 5, що звужується, пропорційно зменшується і діаметр потоку середовища, бо що досліджується. В кювету надходить струмінь середовища малого діаметра, який перетинає освітлену зону в області рівномірного освітлення, і далі виводиться з кювети через вихідний штуцер 7. Частинки, завислі в середовищі, проходячи освітлену зону, розсіюють світло, яке після проходження вікна збору розсіяного випромінювання реєструється фотоприймачем, перетворюється в електричний сигнал, за яким визначають розмір частинки.The cuvette works like this. The light beam passes through the window for introducing probing radiation 2, and creates an illuminated zone of high intensity in the center of the working chamber C, opposite the outlet of the clean medium inlet fitting 5. Next, the beam enters the optical trap 4, filled with the same medium, where it is absorbed and does not return into the working chamber 3. The absence of transitions between media with different refractive indices directly near the registration zone minimizes the noise signals of scattered light. The flow of the environment under investigation comes from the inlet fitting of the environment under investigation 6 to the inlet fitting of the clean environment 5, in the center. When passing through the section of the clean medium inlet fitting 5, which narrows, the diameter of the medium flow also decreases proportionally, because what is being investigated. A medium stream of small diameter enters the cuvette, which crosses the illuminated zone in the area of uniform illumination, and is then discharged from the cuvette through outlet fitting 7. Particles suspended in the medium, passing through the illuminated zone, scatter light, which, after passing through the scattered radiation collection window, is registered by a photodetector. is converted into an electrical signal, which is used to determine the size of the particle.

Кювета дозволяє проводити вимірювання при малих об'ємах проби середовища, що досліджується, оскільки всі частинки проходять через освітлену зону та реєструються. Будова кювети забезпечує малу інтенсивність шумового розсіяного випромінювання. Частинки перетинають зону реєстрації в області максимальної інтенсивності променя освітлювача, що призводить до отримання корисного сигналу високої амплітуди. Це забезпечує можливість реєстрації частинок субмікронних розмірів з високою ефективністю реєстрації. Малі шуми та рівномірність освітлення зони реєстрації зменшує похибку визначення розмірів частинок за амплітудою сигналу інтенсивності розсіяного світла, що підтверджує одержання передбачуваного технічного результату.The cuvette allows for measurements with small sample volumes of the environment under investigation, as all particles pass through the illuminated zone and are registered. The structure of the cuvette ensures a low intensity of noise scattered radiation. Particles cross the registration zone in the area of maximum intensity of the illuminator beam, which leads to the reception of a useful signal of high amplitude. This provides the ability to register submicron-sized particles with high registration efficiency. Low noise and uniformity of illumination of the registration area reduces the error in determining the size of particles by the amplitude of the scattered light intensity signal, which confirms the expected technical result.

Claims

FORMULATION OF THE UTILITY MODEL A flow cell for recording microparticles in liquids containing a housing, a window for the introduction of probing radiation, a working chamber, an optical trap for quenching the beam of probing radiation, which is hydraulically connected to the working chamber, an inlet fitting,

outlet fitting, which is distinguished by the fact that the inlet fitting for the supply of clean medium is additionally fitted with a fitting for the supply of the medium to be heated, with a diameter 5-20 times smaller than the diameter of the inlet fitting, while the end of the inlet fitting is made in the form of a truncated cone.

i | x i . and oh know in |! | t v Sen 4 shany : s o ; her With as MOSCOW In and . I have butts. I nin and Ov OM and po