Способ определения локального коэффициента ослабления в дисперсной среде

ЮЮФ 38 МЮЛЧ 3 .;.:Ль "1" Е:.Б. ы 4 О ." ИЯ К ДВТОРСК СВИДЕТЕЛ 370731/31-29.12.870.07.89, Бюаучно-исслезики конден 21) 22) 46) Мф 28овательск 71) инстиед при ир ов анныхственном тут Ерев тете (72) (53) иве с нском госу В кн.лн в1975 МетеоЛ.:134.НОГОЕРСНОЙ ласт ьзо к я рассеянного в то схема установки предлагаемого с представлены за ния коэффициент кюветы, наполне:Ье ния п ослабной со етствен дуемых сред г. 1 схемат на ис Наки поясняетсе С излучения т ометрия прием ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ А, Е. Мартиросян535,36(088,8)(56) Зуев В. Е. и др, Лазерноерование промышленной дымки.Распространение оптических воатмосфере. Новосибирск, Наукас. 160-164.Захаров В. М., Костко О. К,рологическая лазерная локация,Гидрометеоиздат, 1977, с. 128(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛОКАЛЬКОЭФФИЦИЕНТА ОСЛАБЛЕНИЯ В ДИСПСРЕДЕ(57) Изобретение относится к оисследования материалов и аналчистоты среды и может бйть испвано в коллоидной химии, в физтвердых тел, в оптике атмосферводных объемов. С целью повьзпе Изобретение относится к исследованию материалов и анализу чистоты среды и может быть использовано в коллоидной химии, в физике твердых тел, в оптике атмосферы и водных объемов.Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение диапазоточности измерений локальньп коэффициент ослабления в дисперсной .среде определяют пропусканием через дисперсную среду с двух противоположных сторон монохроматического излучения, которое рассеивается на дисперсных частицах. Затем измеряют интенсивности рассеянных лучей при прохождении монохроматического излучения как с одной, так и с противоположной сторон дисперсной среды, Локальный коэффициент ослабления определяют по формуЛе КАВ = (11 1 п 1 Я 1 В/1 Д 1 В) -Ч 3, где К - коэффициент ослабления монохро- АВматического излучения в промежутке между точками А и В; 1, 1 В - интен - сивности рассеянных лучей с малых объемов с центрами в точках А и В при прохождении монохроматического излу( чения с одной стороны, а 1, 1 В при прохождении с противоположной стороны; (1 - коэффициент, обратно г пропорциональный расстоянию между точками А и В; ( - коэффициент, зависящий от углов наблюдения рассеянных лучей, 4 ил. чках х, и х, на фиг. 2для осуществленияпособа; на фиг. 3 и 4 -висимости распределеколлоидным раствором эмульсионногоклея в дистиллированной воде и табачным дымом.3 149752При распространении падающего монохроматического излучения по оси Х интенсивность рассеянного света 1(х), регистрируемого в определенной точке, представляет собой сложную функцию от от Х 5 4Можно показать, что коэффициент ос. -лабления в интервале (Ха и Х) выражается как 1 1(ха) 1 (хе)и (х) Ы(х) С 7(х) 1(х) д гх (х)10 х) ти Рассмотрим рассеяние монохром ческого излучения, распространяющ ся в среде по оси Х с двух проти ложных сторон среды, из малых объ емов с центрами в точках Х и и Х (Фиг. 1). При прохождении излуче слева направо интенсивности реги руемых в точке С рассеянных луче 1(х .) и 1(х ) равны его- опоия , 40три 1(х) = щ(х(х х)" - Д --а ь х где Н(х) - концентрация дисперсныхчастиц;Ч(х) - малый обьем среды с цент"ром в точке Х; 15г(х) " расстояние от рассеивающего объема до точки наблюдения;1(х) - интенсивность падающегоизлучения; 20Р(0) характеризует интенсивность рассеянного света по углам, а п(х) возможное ослабление рассеянного света до регистрации, связанное, например, с вторичным рассеянием, поглощением и т.д. (п(х) " та часть рассеянного луча, которая доходит до регистрирующего устройства),- коэффициент пропорциональности.Пусть30где коэффициент ц (х, хе)В1 п э ависит только от формы индикатрисстиц. ссеивавщих часВ некоторых случаях с большой точстью можно полагать, что Ч(а е)= Это выполняется в случае, если Й%, где д - размеры частиц; ) длина волны излучения, тогда /3(О) =(-В)98) =Р); 8 = сопзЕ и, следовательно,(6 О) =(6) х Йа)фГ). В последнем случае либо наблюдение проводится с расстояния гораздо большого., чем длина среды, рассеивающей свет, либо размеры среды настолько малы, что позволяют регистрировать рассеянное излучение с различных точек среды под одним и тем же углом (путем параллельного перемещения регистрирующего устройства по отношению к рассматриваемой среде или наоборот).В качестве исследуемой среды используются коллоидные растворы и табачный дым, которым наполняют:,:стеклянную кювету 1 с внутренним диаметром 2 и дпиной 20 см, В оптическую схему входят лазер 2, полупрозрачное зеркало 3, система зеркал 4, вращающийся диск 5. Регистрация рассеянного излучения осуществляется с помощью объектива 6 монохроматора 7, фотоэлектронного умножителя 8 и цифрового вольтметра 9.Способ осуществляют следующим образом. Следовательно, разбивая путь падающего лазерного излучения на интерва ) ( з (ьт.д. и регистрируя рассеянный свет с соответствующих малых объемов с центрами в точках х х , х .можно вычислить значения локальных коэффициентов ослабления в дисперсной сре 5 14Поляризованное по оси Е (ось Е перпендикулярна плоскости ху, см, фиг. 2) излучение Не - И лезера, проходя через систему зеркал, попадает в кивету. С помощьи вращающегося диска излучение лазера проходит через кювету то с одного, то с другого торца и рассеивается на дисперсных частицах. Часть рассеянного света при помощи обьектива фокусируется навходнуи щель монохроматора и регистрируется ФЭУ и цифровым вольтметром. Объектив, монохроматор и фотоумножитель жестко прикреплены друг с дру гом и могут поворачиваться вокруг точки 0 по направлению стрелок. Это позволяет регистрировать рассеянный свет из либой области кюветы.П р и м е р . Исследовался коллоидный раствор эмульсионного клея в дистиллированной воде, Учитывая, что среди дисперсных частиц эмульсии имеются такие, размеры которых больше длины волны излучения, необходимо первоначально получать значения эвв )Для этого в кювету наливают хорошо. перемешанный, равномерно распределенный коллоидный раствор и, измеряя ослабление прошедшего через кювету лазерного излучения, получаютэталонное 1: значение К, после чего находят значения Ч(Вой В в )Эти значения(Во, 0 в ) используются для нахождения К (х , х в) И(ха, хв) с произвольным распределением эмульсионного клея в дистиллированной воде.П р и м е р 2. Во втором эксперименте кювета наполнялась табачным дымом. Известно, что средний размер частиц дыма составляет й " 160 нм.Регистрация рассеянного излучения производилась под углами 1 90 ко распространении лазерного луча.Принимая во внимание, что в обоих экспериментах лазерное излучение преимущественно ослабляется в среде благодаря поглощении и рассеянию части-. цами дыма и эмульсии, то полученные зависимости на фиг. 3 и 4 одновременно характеризуют распределение концентрации соответствующих дисперсных частиц, Абсолютная ошибка измерений оптической плотности (хв, - х) х х К(х , хв) между любыми двумя точками х 1 и хв в первом эксперименте составляет + 0,02, во втором + 0,01. Увеличение абсолютной погрешности впервом опыте связано с дополнительными измерениями значений (1 д, В а )Таким образом, ошибка измерения среднего коэффициента ослабления зависитот расстояния между точками хиВ опытах расстояние между соседнимиточками, откуда поступают сигналырассеянного излучения, т.е. длина локальных областей, составляет 2 см,следовательно, ошибка определения ло -кального коэффициента ослабления впервом эксперименте составляет5 + 0,61 см у а ВО втором + 0,005 смЧем дальше друг от друга находятся точки х и хв, между которыми из -меряется Кх, х), то тем точнее изв умерения,20 Следует подчеркнуть, что погрешность измерений не носит систематического характера и не возрастает сувеличением расстояния между исследуемой областьи и регистрируищим устройством. Предлагаемый способ можно применять как для исследований протяженных сред - атмосферы, водных объемов,так и в лабораторном анализе коллоид -ных растворов, твердь 1 х веществ и т,д,30 Формула изобретенияСпособ определения локального коэффициента ослабления в дисперснойсреде, заключающийся в том, что направляют на исследуемую дисперснуисреду монохроматическое излучение,регистрируют интенсивности рассеянного в двух точках среды излучения и 40 определяют локальный коэффициент ослабления, о т л и ч а и щ и й с ятем, что, с цельи повышения точностиизмерения и расширения диапазона исследуемых сред, дополнительно направ ляют на иссл еду емуи с р еду монохроматическое излучение той же длины волны в направлении, противоположномпервоначальному, при этом регистрируют интенсивности излучения, рассеян ного в тех же точках среды, что и припервоначальном измерении, а локальныйкоэффициент ослабления определяют извыражения55Тд Тагде Кв - локальный коэффициент ослабления монохроматическоСеред Патай ак 437/45 Тираж 789 Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 ЗаказВНИИПИ ГКНТ СС ул. Гагарина, 01 водственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужг 1, 1 - интенсивности излучения,рассеянного в точках А и 5В, при прохождении излучения в одном направлении; 1, 1 - интенсивности излучения, рассеянного в точках А и 10 В. при прохождении излучения в противоположном направлении;4 - коэх 5 ицнент, обратно пропррциональный расстоянию между точками А и В;Ч - коэффициент, зависяший от углов наблюдения точек А и В по отношению к падаюшему излучению и от индикатриссы рассеяния,