Способ измерения диаметра пор и пористости фильтров

Союз СоаетскикСоциалистически иРклублик оц 741036(51)М, Кл,2 а 01 В 7/12 Государственный комитет СССР во делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения И. Звара, Б.А. Гвоздев и Т,С Зварова Объединенный институт ядерных исследований(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАМЕТРА ПОР И ПОРИСТОСТИФИЛЬТРОВ Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано, в частности, для определения характеристик мелкопористых мембран, а именно фильтров, имеющих прямые цилиндрические каналы, например, ядерных фильтров .Известен способ определечия диаметра пор с помощью оптического микроскопа, однако, он позволяет измерять диаметр до 0,4 мкм. Для прямого измерения диаметра пор менее 0,4 мкм требуется электронный микроскоп 13. Такой метод является трудоемким и дорогостоящим, не применимым для мас совых анализов,Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ определения диаметра пор по расходу газа или жидкости, продавливаемому 20 через фильтр 12), Однако, для реализации этого способа необходимо точное знание пористости фильтра или числа пор на единицу поверхности, что требует дополнительных измерений.Целью изобретения является повышение производительности измерения диаметра пор фильтров.Цель достигается тем, что производят измерение при не менее двух ЗО значениях расхода газа при давлениях,соответствующих переходному режимумежду вязким и диффузным течениемданного газа прн постоянном перепадедавления на фильтре, а величину диаметра определяют из соотношения32 (8 КТ 1 Фагде А - коэффициент вклада диффузного течения газа всуммарный расход газа;- вязкость газа, пуаэ;В - универсальная газовая постоянная,8, 310 эрг/К моль;Т - температура, вЕ;М - молекулярный вес газа 1Ра:- - определ яе тс я экс перименРталь но; Ь=М - определяется, экспериментально. Число пор на см может быть определено, подставляя значение о , из соотношения:81 вс МЬф 52428 в яьд т тгде с - толщина Фильтра (длина поры), см;Я - площадь фильтра, см9,Ь) - перепад данления на фильтре, дин/смПредложенный способ реализуетсяс помощью стандартной установки, содержащей устройство для создания газового потока и расходомер газа. Ус-тановка снабжена также вентилем длярегулирования перепада давления наФильтре и дифференциальным манометром для его измерения.На фиг. 1 показана схема установ -ки; на фиг, 2 - зависимость расхода.газа (М) от давления (р); на фиг. 3такая же зависимость при добавочномтравлении,Схема установки (фиг. 1) содержитвакуумный насос 1 или баллон со сжатым газом, вентили 2 и 3 точной регулировки давления, вентили 4 и 5, мановакууметр б, фильтродержатель 7 сфильтром, расходомер 8, дифференциальный манометр 9.Газовый поток создается разрежением с помощью вакуумного насоса илидавлением с помощью баллона со сжатым газом. Перепад давления на фильтре Л измеряется дифференциальнымманометром и устанавливается ненти -лем 3. Давление на фильтре Р измеряется мановакууметром б и регучируетсявентилем 2. Среднее давление на Фильтлрре определяется как р = р- .2Определение параметров ядерныхфильтров производится следующим образом.Исследуемый фильтр закрепляетсян Фильтродержателе 7. Через фильтрпропускается поток газа со строгофиксиронанным перепадом давления нанем л, регулируемым вентилем 3. Приопределенном значении р замеряетсярасход газа при стандартных условиях.Затем устанавливается новое значение)1 вентилем 2, фиксируется первона -чальное значение Д вентилем 3 ивновь измеряется значение расхода газа. Таким образом, измеряются два илиболее значений расхода газа при различныхи строго фиксированном лрна фильтре. По этим данным строитсязависимость расхода газа( Чмл/мин см )от давления р (см. Фиг. 2) . По точкам проводится прямая и пересечениеее с осью ординат дает величину Ь,а разница между расходом газа при1-1 ата и Ь определяет величину а.Расчет параметров фильтра производится по формулам, приведенным выше, Такой метод позволяет определять диа -метр пор ядерных фильтров в лиапаз не от 0,05 мкм (из-за трудности достаточно точного измерения малых изменений расхода газа) до нескольких единиц мкм (когда с 1 ( 1 ) .В случае необходимости можно замерить диаметр пор менее 0,05 мкм. Для этого измеряется расход гаэй для одного значения (з (величина Ь) . Затем добавочным травлением того же фильтра увеличивается диаметр пор до измеримого значения с 1 по значениям1а и Ь , Тогда искомый диаметр15Й=ЙЬ (Фиг, 3)Проверка результатов измерения параметров ядерных фильтров данным способом с помощью электронного микроскопа показала, что различия в определениях не превышают ф 5. Экспрессность метода (измерение параметрон может быть произнедено за несколько минут) позволяет использовать его на полуавтоматических линиях про- изводства ядерных фильтров.Формула изобретения25Способ измерения диаметра пор ипористости фильтров, заключающийся втом, что измеряют расход газа, проходящего через фильтр, о т л и ч а юЗО щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности контроля, из -мерение производят при не менее двухзначениях расхода газа, при давлениях,соответствующих переходному режиму35 между вязким и диффузным течением данного газа при постоянном перепаде давления на фильтре, а величину диаметраопределяют по соотношениюд Бр(ц)Р .где Ф - коэффициент вклада диффузного течения газа в суммарный расход газа;Ч, - вязкость газа, пуан;Е - универсальная газовая по 45стоянная,8,310 эрг/К моль;Т - температура, К;М - молекулярный вес газа;Гьа= -- определяется эксперименРтально;Ь=МГ, - определяется экспериментально.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Дытнерский Ю.И. Мембранныепроцессы разделения жидких смесей,М., Химия, 1975, с, 53.2, Там же, с. 50 (прототип),е.2 Составитель А Техред М.Кузык ЕлагинКорретор М. Пожо Тираж 801ЦНИИПИ Государственног по делам изобретени13035, Москва, Ж, Ра Филиал ППП .Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор Н. АристЗаказ 3186/39 Подписноекомитета СССРи открытийшская наб., д. 4/5