Интерференционный способ определения функции распределения частиц по размерам

СоОе Советских Се 11;агнатических Ре 1,г,уйяик"Соединением зая и Государственный кок 1 итет 23) Приоритет Совета Министров СССРпо делагн изобретений Опубликовано 15.08.77, Бюллетень3и открытий 1,45) Дата опубликования описания 19.12.77(71) Заявитель Ордена Трудового Красного Знамс,1.институт физики АН Белорусской С":(54) ИИТЕРФЕРЕНЦИОИНЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕИИГФУККЦИИ РЛСПРЕДЕЛЕИИЯ ЧАСТИЦ ПО РАЗ;,.ЕРАЬ2 ИЗОбретение Относится к Области Оптической интерферомстритл и может быть использовано для экспресспого анализа функции распределепи 5 частиц по размерам.Созрсме 1 лпый экспрессный анализ параметроз дзи 5 кущихся частиц з жлдк.1 х и газообразных средах осуществляется бесконтактпыми оптиконтерферснц 5101 гпыми способами.Известные спосдоы измерсшя скодостидзижсдпя частиц 1, заключающиеся в соз. я 511 и 1 трдстрянстВенндй П 51 тедферепционндй картины В исследуемом ооъеме и измерении рассеянного частицей излучегпля при педесекопии сло сеткирсстранственных илтергпеРС:1 П 1101 Н 11 Х ПО:10 С ПОЗВОЛ 5 ПДТ ПОЛУг 1 аТЬ Иг- форма шо лишь о скорости движения частиоругкгИк ряспределснкя дз.1 жущихс 51 частиц по размера .Ззсстсн иптерференц 1101 ный способ опре. делснпя функции распо деления частиц пд размерам 2, основанный ня осзещеник Вззсц 1 е 15 Ых частиц пучхду ко; срснтного пз ЛУЧЕНИЯ, СОЗМСЩЕНИН РаССЕЯННОГО ЧаетИЦгвй излучения с опорным пучкомполучении суммарного светового поля и его измерении. Видндсгь светового поля интерфере;щионной картины, получелной пзн рассеянии аст:щей излучения дзух когсрент:1 ых между собой лу:си, зависит от соотношения между размерами отдельной частицы и разх 1 ерами обла сти, з которой эти лучи пересекаются, Вид ность Картины трансфо 1 эмтруется в величину ГЛУОИПЫ МОДУЛЯЦИИ, Т. С. В СДОТНОШСг 1 ИИ МСЖ ду могцпостыд персмснчой:. постоянной соСТЯВЛЯЮЩПМИ ИЗМСРЯСМО:О СПГ:аЛЯ, По КОТД- рому и определяется размер чя:тк".геооходкмдсть;присутствия з момент счиТЫЗЯНИЯ СПГ Н Ял а В 30 г 1 ПС ОСССЧС111 Я дВух 1 О когерсчтпых пучкдз только одной 1 астицы, атакже изменения вазмепоз зоны пс 1 есечения ко 1 срсптных,пучкдз для создания ееобхо:151- мок вдндстн;гнтерфере 5 Цид:1:Оп картчны ;1 р: шпгОХОЙ пс,11 дкспсрснос.11 спсды пс Обеспеч:пает получения высокой разрешающей способности пдк эксппссс 1 ОХ 1 11 палк 1 с, г 1 то является пс;Оста;КОм иззсстндд способа.13 с;В 10 Настоящего пзсбдстения язляетсяпдзь 1 П,гч,;- Пазпсшягпцеи, 110, Об -Осе пи 10 г 1 Я За", Г аЗго ддст:1-ается тем, что з иттер,едепц 1101 и О ., Се 0 с 0 б с О:1 р с де; с н и Я 1" :к ц 1 и р Я сп р с д- еЛЗ 11 ПЯСТ 1 Ц ПО "1 адз М ОСНОЗ ЯННО На О" ЗЕЧЦЕП:1 П ГЗЗЕШЕНПЫХ ЧЯСТПЦ ПУгГКОМ КОГЕ рентного 1 лзгт 1 ен 1 ля, фопмирозапип пнтепференциоппдй карткды и измерении се хядактгристпк, измезяют спектр флОктуяции прдиптсрферпрозавшего опорного и рассеянного частицами сзетовых .потоков; По измереппо,l 2 Р(а)с (М ) ,.: --ЯС,ЙО3 Сд.оа -ц ,7Ц 17)- л АХа40 4550 55 60 му спектру определяют функцию распределения частиц по размерам.Различие в скоростях движения исследуе мых частиц способом допплеровской спектроскопии регистрируется при условии выполнения неравенства: 2( Ъ(а) ) - ( Ъ(а -Ьа) ) Ц ( У(а) +М(а + Ьа 1 где Ла - требуемое разрешение при измерении размеров частиц; (Ъ(а) ) - средняяЦ скорость движения частиц радиуса а; - . -- относительное разрешение спектроанализа тора.Функцию 1(а) определяют, исходя из условий эксперимента. Для случая разделения частиц по скоростям посредством наложения внешнего силового поля: где Р (а) - сила, действующая на частицу радиуса а; 5 - поперечное сечение частицы; о - ее плотность; С - коэффициент сопротивления,Когда разделение частиц по скоростям производится посредством создания градиента скорости потока, расчет Р(а) ароводят, исходя из уравнения движения частиц в турбулентных потоках. Если о о, (о, - плотность среды), оно имеет следующий простой вид: где У, - проеиция скорости потока на ось х: 11,. - проекция скорости частицы радиуса а на ось х,Реализация условия малости среднеквадратичного отклонения частиц данного размера по сравнению с их средней скоростью достигается,путем создания потоков с большим числом Рейнольдса (Де = 105 - 10) и подбором плотностей рассеивающих частиц и среды таким образом, что о) оо.На практике перечисленные выше условия осуществляются для частиц радиуса порядка микрона (если частицы взвешены в газе) или нескольких микрон (если частицы взвешены в жидкости).На чертеже показано устройство для реализации предлагаемого способа.Устройство содержит источник 1 высококогерентного излучения, диафрагму 2 плоскопараллельную пластину 3, линзу 4, для сведения опорного б и основного 6 вчей, исследуемую среду 7, диафрагму 8, диафрагму 9 5 10 15 20 25 Зо 35 фотоприемника 10, усилитель переменного тока И и спектроанализатор 12,Устройство работает следующим образом.Излучение высококогерентного источника 1 прямо прошедшее и дважды отражанное ог плоскопараллельной,пластины 3 выполняет роль основного б и опорного б лучей, В результате основной и опорный лучи оказываются параллельными между собой. Их сби ванне осуществляется линзой 4, фокусирующей оба луча в исследуемую область .прост. ранства рассеивающей среды 7. В выбранном варианте оптической системы обеспечивается хорошее согласование фронтов рассеянного и опорного излучений на поверхности катода, так что угол между направлениями фронтов).обоих источников О - (д - диаметр диафрагмы 9 фотоприемника 10, Х - длина волны источника излучения).Для пространственного разрешения интерференционной картины диаметр диафрагмыВприемника д-- (Й - расстояние от рассеивающаго объема до приемника, 1 - линейный размер фотометрируемото объема). Параметры установки, на которой были проведены измерения, соответственно равны: Я = 150 см, д= 0,02 см; 1= 0,1 ом, Х = О,б 328 мкм. Регистрация интерференционной картины (флуктуаций интенсивности суммарного светового поля, однократно рассеянного движущимися частицами излучения в направлении у) осуществляется фотоприемником 10, усилителем переменного тока 11. сигнал с которого подается на опектроанализато,р,12. Формула изобретения Интер ференционный способ определения функции распределения частиц по размерам, основанный на освещении взвешеиных частиц пучком когерентного излучения, формировании интерференционной картины и измерении ее характеристик, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности при экспрессном анализе, измеряют спектр флюктуации проинтерферировавшего опорного и рассеянного частицами световых потоков и по измеренному спектру определя ют функцию распределения частиц по размерам. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;1. Федоров А. С, и др. Некоторые применения газовых лазаров. Обзоры ,по электронной технике, вып, 13,80 НИИ электроники, 1973, стр, 27 - 29.2. Риикевичус Б. С Янина Г. Ч. Труды МЭИ, физика, вып. 94, 971.568838 Составитель А. МедведевТехред М. Семенов Корректор И. Симкина Редактор И. Шубина Тип. Харьк, фил, пред. Патент Заказ 650/1709 Изд, Мо 662 Тираж 907 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д, 4(5