Способ определения масс и зарядовчастиц аэрозолей

и 842495 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет Гааударатеениый комитет СССР= .4 ОЙЯ ао делам изобретений и открытийОпубликовано 30.06.81. Бюллетень лй 24 Дата опубликования описания 01.07.81(72) Авторы изобретения Я. Й. Салым, М, М:,фишер и Л. Ю. Виснапу Тартуский ордена Трудового Красного Знамени государственный унивеоситет(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАСС И ЗАРЯДОВ ЧАСТИЦ АЭРОЗОЛЕЙ 1 Изобретение относится к технике йзмерения параметров частиц аэрозоля,а именно их масс и зарядов.. Известен способ .измерения дисперс ю 5 ного состава аэрозолей, в котором поток аэрозоля ионизируют, например, ,с помощью коронного разряда, воздействуют на заряженные аэрозольные частицы переменным электрическим полем1 О и измеряют заряд аэрозольных частиц, а также изменяют частоту этого поля. Измерение заряда производят при каждом Фиксированном значении частоты поля 11.15Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения электрических зарядов частиц аэрозолей, в котором исследуемый аэрозоль подают в измерительную кювету с электродами, воздействуют на аэрозоль знакопеременным напряжением и оптически регистрируют траектории движения аэрозольных частиц, по которым определяют их заряд 21.Однако в данном способе броуновское движение и испарение частиц оказывают большое влияние на точность измерения их параметров.Цель изобретения - повышение точ" ности измерений путем уменьшения броуновского движения н испарения частиц на точность, регистрации траекто" рий еУказанная цель достигается тем, что в способе определения масс и зарядов частиц аэрозолей, заключающемся во введении исследуемого аэрозоля в ,измерительную кювету с электродами, воздействии на аэрозоль знахопеременным напряжением и регистрации траек", торий частиц: аэрозолей, аэрозолю в межэлектродном пространстве дополнительно сообщают ускорение путем наложения внешней силы.Причем в качестве внешней силы используют центробежную силу.842495 35 3На чертеже изображено устройстводля реализации предлагаемого способа,общий.вид,фстройство содержит корпус 1 с. за-.ключенной в нем кюветой 2, установленные в ней посредством изоляторов 3электроды 4, закрываемые кранами каналы 5 для аспирации исследуемого аэ.розоля, подключенный к электродам 4 источник 6 знакопеременного напряжения, 0оптически соединенные с кюветой 2 ис-точник 7 света и фоторегистратор 8Корпус 1 выполнен в виде тела с возможностью вращения вокруг оси 00 ,проходящей за пределами межэлектродного пространства 9. При этом рабочиерлоскости электродов сориентированыпараллельно плоскости вращения корпуса.Корпус оснащен приводом 10, обеспечи-вающим вращение измерительной кюветы 220с заданной частотой. Входное отверстие 11 канала 5 для аспирации исследуемого аэрозоля расположено на оси00 вращения корпуса 1.Кювета 2 представляет собой камеру 5размерами 70 х 70 х 70 мм с окнами.Корпус 1 изготовлен в виде двух стянутых болтами одинаковых латунныхполовинок. Посредством изоляторов 3в кювете 2 установлены плоскопарал- з 0лельные электроды 4. Размеры рабочихповерхностей электродов 15 х И мм,расстояние между ними 5 мм. Корпус 1 вместе с прикрепленными к нему электродами 4, источником 6 напряжения, источником 7 света и фотоу регистратором 8 установлены на валу привода 1 О.40Способ осуществляется следующимобразом.Исследуемые частицы аэрозоля втяги" ваются в кювету 2 через отверстие 11 канала 5, закрываемого кранами. Фото- регистратором 8 служит фотоаппарат с планахроматическим микрообъекти вом ОМ. В качестве источника 7 света используют импульсную лампу ИСШ-3 М. Для съемки траекторий50 час 1 иц применяют пленки чувствительностью 1000 ед. ГОСТ собработкой в фенидоновом проявителе, Треки частиц получают в виде последовательности темных точек, при этом треки более мелких частиц при невращающейся кювете искажаются броуновским движением, При вращении корпуса эти искажения заметно уменьшаются. фПри размерах аэрозольных частицпорядка одного. микрона и ниже скорость падения частиц под действиемсилы тяжести становится настолькомалой, что броуновское движениеи испарение начинает мешать измерениямразмеров и. зарядов частиц. Эффективным способом приближения к частицамс меньшими размерами при измеренияхявляется сообщение ускорения движениючастиц действием центробежной силы,сообщив измерительной кювете вращательное движение.Для регистрации траекторий частицаэрозоля с целью измерения массы изаряда каждая частица должна пройтинекоторое расстояние х, которое неможет быть выбрано в очень широкомдиапазоне, а зафиксировано в некоторых разумных границах. С уменьшениемрадиуса частицы скорость падения последней согласно формуле Стокса-Милликена-Каннингэма ) быстро уменьшаетсяч ЖМ овьмотвовир(-1 РБ-,)1)ф , фгде Я - плотность частицы;9 - ускорение силы тяжести;1. - средняя длина свободного пробега молекул среды;Ъ - вязкость среды.Следовательно, увеличивается время,требуемое для прохождения упомянутого расстояния х. Это нежелательноввиду того, что частицы за это времяв большей степени испаряются, так какувеличивается действие диффузии, поскольку среднее броуновское смещениечастицы увеличивается со временем С,х "ГОЙ,где О - коэффициент диффузии, которыйбольше у более мелких частиц.Скорость Ч упорядоченного движениячастицы можно увеличить, придав кювете вращательное движение, отчего уменьшается время й и смещение Ьх.Расчетные формулы для определениярадиуса ъ и заряда 0, частицы, полученные на основе формулы Стокса с поправкой Каннингэма, следующие:Г(ЙР 55 й )ц РИ- Ьц(дгде 5 - длина отрезка трека, соответствующего промежуткам междусветовыми импульсами 1,расстояние от 1-ой до +1)-ой точки);8424 Состайитель Е, МаллерМермелштайн Техред М,Голинка К Е. Рошко; К каз, 5055 44 Тираж 907 ПодпиГосударственного комитета СССРелам изобретений и открытийосква, ЖфРа ская наб. д. 4/5Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 сное о д М 11303 5Ф - частота, следования световыхимпульсов;Я - угол между траекторией и вер"тикалью;О - напряжение на электродах;д - расстояние между электродами;- динамическая вязкость газовойсреды;Я и р- плотность частицы и газа;а - центробежное ускорение; 01. - средняя длина свободного пробега молекул газа;А - численный коэффициент, равныйдля жидких капель 0,86;К - суммарное увеличение фотографирующей и проектирующей систем,Предлагаемый способ поэволяет существенно увеличить точность определения масс и зарядов частиц аэрозоля Ю с размерами, меньшимй одного микрона.Формула изобретения1. Способ определения масс н зарялов частиц аэрозолей, заключающийся 95 6во введении исследуемого аэрозоля .в измерительную кювету с электродами, воздействие на аэрозоль знакоперемен-. ным напряжением и регистрации траекторий частиц аэрозолейо т л и ч а" ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений путем уменьшения влияния броуновского движения и испарения частиц на точность регистрации траектории, аэрозолю в меж" электродном пространстве дополнительно сообщают ускорениепутем напожения внешней силы.2, Способ по,п. 1, о т л и ч а - , ю щ и й с я тем, что в качестве внешней силы используют центробежную силу Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 545902, кл. 6 01 Й 15/02, 19752. Спурный К, и др, Аэрозоли. МАтомнэдат, 1964, с. 186-187 1,прото.тин),