Спектрометр для аэрозолей

Сокв Советских Социалистических Реслублик) Опубликовано 07 1,82. Бюллетень М 1 открытий 45) Дата опубликования описания 07.01 2) Авторы зобретени Ю. А. Быковский, В. И, Калечиц, Э. А. Манык И. Е. Нахутин, П, П, Полуэктов, Ю, Г. Рубежи И. П, Сипайло(71) Заявите 4) СПЕКТРОМЕТР ЭРОЗОЛЕ Изобретение относ ройствам для исследо та на малые углы и зовано в лазерных с лей. Недост ется отсут устранени тических Целью ние точнос малых им малые угл ческой оси на парази оптическоатком этого спектрствие системы дляя паразитного рассэлементах и стенкаизобретения являти и чувствительноспульсов света, расы относительно гсистемы, путем истното рассеяния нй схемы. етра яв фективн тсявани мож оптическим устрассеяния свет быть испольметрах аэрозоеяния х устр ется по ти изм сея нно лавной ключен а эле на опйства, вышеерений го на оптиия фо- ментах Известен аэрозольный спектрометр, содержащий камеру, щели для поступленияанализируемой среды, источник оптического излучения, линзу, фотодетектор, поляризаторы и поглотитель света 11,Недостатком его является пониженнаяточность измерений,Известен спектрометр аэрозолей, работающий на принципе рвгистрации рассеянного света под малыми углами 12.15Недостатком его является повышеннаяпогрешность измерений, обусловленная наличием паразитного фона рассеянного излучения.Наиболее близким техническим решением к изобретению является лазерный спек 1 рометр аэрозолей, использующий оптическое устройство для исследования рассеяния света на малые углы 31.Это устройство состоит из Не - Ие лазера, инжекционного сопла для ввода аэрозолей в лазерный луч, световой ловушки,фотоприемника, зеркала с отверстием, расположенного под углом 45 к главной оптической оси системы, линз и диафрагм. З 0 Это достигается тем, что за устройством для разделения светового пучка, прошедшего через измерительный объем, на основной и рассеянный установлена линза, в фокусе которой находится измерительный объем, формирующая свет, рассеянный в измерительном объеме от паразитного рассеяния на различных элементах оптической схемы, а за ней установлено не менее одного экрана, выполненного в виде прозрачной пластины с непрозрачным кругом по центру. Диаметр круга меньше диаметра пучка направленного излучения. Центральная часть экранов предназначена для поглощения паразитного рассеяния, Каидый из экранов находится в следующем интервале расстояний от формирующей линзы;где а; - расстояние от с-го элемента, являющегося источником паразктного рассеяния, до формирующей линзы;О, - параметр -го элемента системы,сравныи - -,Ро - параметр устройства для разделения светового пучка, равный- коэффициент, учитывающий рассеяние на краях экранов (найден экспериментально), равный0,88 - 0,92;а - ,диаметр отверстия в устройстведля разделения светового пучка;0 - максимальный диаметр .светового пучка рассеянного света, падающий на устройство для разделения светового пучка;Р - фокусное расстояние формирующей линзы,На чертеже приведена принципиальнаясхема предлагаемого спектрометра,Спектрометр содержит Не - Хе л,азер 1,линзы 2 - 5, диафрагмы 6 и 7, инжекционное сопло 8, устройство 9 для разделениясветового пучка, прошедшего через измерительный объем, на основной и рассеянный, световую ловушку 10, прозрачныепластины 11 - 13 с непрозрачным кругом вцентре для задержания паразитного рассеяния и фотоэлектронный умножитель14,Спектрометр работает следующим образом.Излучение Не - Юе лазера фокусируетсялинзой 2 на точечную диафрагму 6 (диаметром 40 мкм), отсекающую свет, рассеянный на элементах лазера, и попадаетна линзу 3, фокусирующую его на измерительный объем, после которого световойпучок попадает в устройство для разделения светового пучка на основной и рассеян.ный в направлении малых углов, Последний попадает на формирующую линзу 4,которая преобразует свет, рассеянный нааэрозольной частице, в параллельный пучок, который проходит через систему стеклянных пластин 11 - .13 с непрозрачнымкругом в центре и фокусируется линзой 5на вход фотоэлектронного умножителя.Паразитный свет поглощается пластинами11 - 13 а основной лазерный луч через отверстие в устройстве 9 для разделениясветового пучка попадает в световую ловушку 10.В процессе работы со спектром выявлена его эффективность по ликвидации фоназасветки от паразитного рассеяния, который был снижен до уровня собственныхшумов ФЭУ. Регистрация импульсов рассеянного света, выполненная с помощью спектрометра, позволила снизить нижний предел измеряемых частиц до 0,09 мкм, а разрешающую способность увеличить до д= 12. Формула изобретения 10 Спектрометр для аэрозолей, содержащий источник направленного излучения, систему фокусирующих линз и диафрагм, инжекционное сопло, устройство для разделения светового пучка, прошедшего измерительный объем, на основной и рассеянный, световую ловушку, формирователь рассеянного потока лучей и фотоприемник, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью исключения фона паразитного рассеяния, формирователь рассеянного потока лучей выполнен в виде формирующей линзы, в фокусе которой расположен измерительный объем, а за формирующей линзой в направлении распространения рассеянного светового потока установлено не менее одного экрана, выполненного в виде прозрачной пластины с непрозрачным кругом по центру, диаметр которого меньше диаметра пучка направленного излучения, причем прозрачные пластины установлены в следующем интервале расстояний от формирующей линзы;а,( 1 1)(1 -1. -.Д)(. 1)(1 где а; -расстояние от -го элемента, являющегося,источииком паразитнопо,рассеяния, до формирующей линзы;параметр -го элемента, равный а, р параметр устройства для разделения светового пучка, равный - - ;диаметр отверстия в устройстведля разделения светового пучка;максимальный диаметр световогопучка, падающий на устройстводля разделения светового пучка;фокусное расстояние формирующей линзы,экспериментальный коэффициент, равный 0,88 - 0,92. 40 45 50 Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:60 ,1, Патент .США3564263, кл. 250-218,1973.2, Патент США383515, кл. 250-2.18,1974.3, ЯацЬ Йе 1 п 1 а 11 1.ц 11, Ъ, 30,6,65 р. 238 в 2, 1970 (прототип).;41 ; л, 1рварлазерными лц Ра ге Паразалнда савел 15 сфйф"1 Ц Заказ 27/32НПО Поиск фил. пред. Пат Ссставитель В. Вощанкин Редактор Л. Утехина Техред И. Заболотнова Корректор С, файнИзд,106 Тираж 882 Подписноеударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4(5 41