Способ определения концентрации и размеров микрочастиц и устройство для его осуществления

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯИ РАЗМЕРОВ ИИКРОЧАСТИЦ ИДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ,измерительной техники, предназначенодля анализа концентрации микрочастиц в жидких растворах. Цель изобретения - повышение точности измерения, которая достигается эа счетучета скорости конвекции и обеспечения калибровки в процессе измерения. Учет скорости конвекции обеспегдеаавл. эобретение отно ной технике, пр итс мери дназноров но можетлектрониугих отрасмик е л ехники. ль изобретения - повышение точизмерения за счет учета скороонвекции жидкости и обеспечения ровки в процессе измерения,тел ти алиГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ П(НТ СССРОПИСАНИЕ ИК АВТОРСКОМУ СВИДЕ анализа жидкик расбыть использованоке, волоконной опти чивается эа счет введения счетногочисла дополнительных реперных частиц,размер которых превышает максималь-:.ный размер частиц заданного измеряемого диапазона, а .их плотность близка к плотности дисперсной среды. Дополнительно в раствор вводятся эталонные монодисперсные частицы, размер которых лежит в диапазоне разме"ров измеряемых частиц. Измеряя пикна гистограмме от эталонных частиц,производят коррекцию результатовизмерений, Устройство для реализации способа содержит лазер, прозрач "ную кювету с покровным стеклом, нагревательный элемент, горизонтальноустановленный микроскоп, фотоэлект-,ронный умножитель, усилитель, блокизвлечения квадратного корня, Бпороговых элементов, И компараторов,Н схем И, Н реверсивных счетчиков,коммутатор-мультиплексор, блок упрления коммутатором, блок регистрации, блок цифровой индикации, клавишный переключатель и схему ИЛИ.2 с.п. и 1 э.п. ф-лы, 1 и На чертеже приведена функциональная схема устройства для реализации способа в случае использования пяти каналов обработки информации (У 5).Устройство для реализации способа содержит лазер 1, прозрачную кювету 2 с покровным стеклом 3, нагреваьный элемент 4, горизонтально установленный микроскоп 5. С последним оптически сопряжен фотоэлектронный умножитель 6, к выходу которогоподкгпочены последовательно усилитель 7, блок 8 извлечения квадратного корня 8. При этом к выходам пороговых элементов 9 через регенеративные компараторы 10 - 14 подключены первыми входами схемы И 15 - 19, к каждой из которых подключены суммирующими входами соответственно реверсивные счетчики 20 - 24. Вычитающий вход предыдущего счетчика объединен с суммирующим входом последующего, а к информационным выходам первых Ысчетчиков информационными входами подключен коммутатор-мультиплек сор 25.Управляющие входы коммутатора- мультиплексора 25 подключены к выходам блока 26 управления коммутатором, в состав которого входит опорный генератор, делитель частоты, реверсивный двоичный счетчик и кнопки управления Пуск", Стоп, Реверс" и "Установка на нуль" реверсивных счетчиков 20-24. К информационным выходам коммутатора 25 подключен блок регистрации в цифровой форме. При этом к информационным выходам последнего реверсивного счетчика 24 подключен блок 28 цифровой индикации и через клавишный переключатель 29 - схема ИЛИ ЗО, к выходу которой вторьп,ми входами подключены схемы И.15-19.Устройство для определения концентрации и размеров микрочастиц рабо, тает следующим образом.При конвекции анализируемой жид кости в прозрачной кювете 2 за счет " температурного градиента, Формируемо го с помощью нагревательного элемента 4, микрочастицы пересекают световой луч лазера 1. При этом осуществляют регистрацию рассеянного каждой отдельной частицей света в рабочей зоне, объем которой задается диаметром светового луча и полем зрения микроскопа 5. Причем, рабочую зону формируют в той части прозрачной кю веты 2, в которой частицы пересекают луч лазера 1 практически под прямым углом.Рассеянный частицей свет через микроскоп поступает на Фотоэлектронный умножитель 6, с выхода которого усиленный усилителем 7 сигнал поступает на вход блока 8 извлеченияквадратного корня , осуществляющегоизвлеЧение квадратного корня из вели чины амплитуды сигнала для того, что 10 20 25 30 бы сигнал на входе блока пороговых элементов 9 бып пропорционален эффективному диаметру регистрируемых частиц.Если амплитуда сигнала на выходе блока 8 превышает пороги срабатывания, например, первого и второго по" роговых элементов, срабатывают последовательно сначала первый регенеративный компаратор 10, импульс с выхода которого через первую схему И 15 поступает на суммирующий вход первого реверсивного счетчика 20, вкоторый при этом записывается единица.Затем срабатывает второй порого- . вый элемент и вместе с ним - второй регенеративный компаратор 11, с выхода которого через вторую схему И 16 импульс поступает на суммирующий вход второго реверсивного счетчика 21. В последнем при этом записывается единица.Одновременно указанный импульс поступает с выхода второй схемы И 1 б на вычитающий вход первого реверсивного счетчика 20, вследствие чего в нем происходит вычитание единицы, т,е. указанный счетчик возвращается в исходное состояние. Таким образом, если амплитуда сигнала на выходе квадратора 8 превьппает порог срабатывания второго порогового элемента,то единица добавляется лишь во второй реверсивный счетчик 21. Аналогично осуществляется регистрация импульсов любого уровня. 40 45 50 55 В последний счетчик 24 записываютсяимпульсы от реперных частиц, размеркоторых превьппает размер контролируемых микрочастиц, При этом информацияна счетчике 24 непосредственно отображается с помощью. блока 28 цифровойиндикации,Коммутатор - мультиплексор 25,управляемый с помощью блока 26,служит для последовательногс опросапервых Иреверсивных счетчиков20-23 с последующим выводом информации на блок 27 регистрации, либо наЭВИ.Если в состав пробы перед измере-,нием вводятся реперные частицысчетной концентрацией 11, а с помощьюклавишного переключателя устанавливается число Н , то коэффициент пересчета определяется отношением Н/В284 5 1455 и с ростом И статистическая точность повышается.После того, как на счетчик 24 поступают И импульсов,. на выходе схе 5 мы ИЛИ 30 формируется уровень логического нуля и схемы И 15-19 перестают пропускать импульсы на счетчики 20-24. При этом в них записана информация, соответствующая истинной 10 концентрации микрочастиц в анализируемой жидкости, которая не зависит от скорости инвекции.При снятии гистограммы распределения микрочастиц по размерам, на 15 ней имеет место пик, принадлежащий эталонным частицам, размер которых лежит в диапазоне измеряемых.Определив канал, которому принадлежит пик, соответствующий реперным 20 частицам второго рода, можно вычислить поправку на чувствительность, для чего достаточно определить отношение номера канала, в котором должны были регистрироваться реперные 25 частицы второго рода, к номеру канала, в котором они фактически зарегистрированы,и меняя, например,коэффициент усиления усилителя, добиваться при каждом измерении такой чувствительно-. ЗО сти устройства, при которой реперные частицы второго рода регистрируются всякий раз в строго заданном канале 35Формула из о брет ения 1. Способ определения концентрации и размеров микрочастиц, включающий конвекционное перемешивание 4 Оанализируемых микрочастиц при формировании температурного градиента,облучение пробы лазерным излучениеми регистрацию интенсивности рассеянНОГО Отдельными микрочастицами света 45с последующей обработкой, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности измерения за счетучета скорости конвекции жидкости,в анализируемую пробу вводят счетноеколичество И реперных частиц, плотность которых равна плотности анализируемой жидкости, а их размер превышает размер наибольших из анализируемых микрочастиц, причем по числуИ зарегистрированных реперных частиц2определяют коэффициент пересчета,равный отношении И /И , который учитывают при обработке,2. Способ по п.1, о т л и ч а ив щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения эа счет обеспечения калибровки в процессе измерения, в анализируемую пробу вводят произвольное количество монодисперсных эталонных частиц, размер которых лежит в диапазоне размеров эталонных частиц, и по положению пика на кривой распределения микрочастиц по размерам от эталонных частиц определяют поправочный коэффициент на чувствительность, который учитывают при определении концентрации и размеров микро- частиц.3. Устройство для определения концентраций и размеров микрочастицФ содержащее оптически сопряженные лазер, прозрачную кювету с покровным стеклом, нагревательный элемент, микроскоп, фотоумножитель, выход которого соединен с входом усилителя, и блок регистрации, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, устройство дополнительно содержит блок извлечения квадратного корня, И пороговых элементов, И компараторов, И элементов И, И реверсивных счетчиков, коммутатор, блок управления коммутатором, блок цифровой инди кации, клавишный переключатель и элемент ИЛИ, при этом вход блока извлечения квадратного корня соединен с выходом усилителя, выход блока извлечения квадратного корня подключен к входам пороговых элементов, выходы которых через И компараторов подклю чены к первым входам И элементов И, выходы элементов И соединены с суммирующими входами И реверсивных счетчиков, а вычитаищие входы каждого 1-го (где 11,2) реверсивного счетчика соединены с суммирующим входом+ 1 реверсивного счетчика, информационные входы (И - 1) реверсивных счетчиков подключены с информационным входам коммутатора, управ- . ляющие входы которого соединены с выходом блока управления коммутатором, выход коммутатора подключен к входу блока регистрации, информаци-, онные выходы И-го реверсивного счетчика подключены к блоку цифровой индикации и через клавишный переключатель к И входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами И элементов И.1455284 ставительхред М.Дид Д.Громов арда рректор Л Пилипенко Тираж 788 каз 7450 Производственно-поли еское п риятие, г. Ужгород, ул. Проектная,НИИПИ Государственного комитета по изобре 113035, Москва, Ж, РаушПодписноеениям и открытиям при ГКНТ ССкая наб., д. 4/5