Способ определения размеров частиц в мелкодисперсных прозрачных объектах

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ гОпубликовано 23.11.82. Бюллетень3 до делан изобретений и открытий Дата опубликования описания 25.11,82Ъ Ю.Г. Козлов, Л.Е. Соловьев, Н.П, Козлов и Г.И. Суслов;д . "Ленинградский ордена Ленина и ордена Тру щогЬЧФрЪсногоЗнамени государственный. университет им. А.А. 3 ГдаВуввт.(72) Авторы изобретения(5 йт) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ ЧАСТИЦ В МЕЛКОДИСПЕРСНЫХ ПРОЗРАЧНЫХ ОБЪЕКТАХ Изобретение относится к техницес. :кой физике, а именно к йотоэлектрон- ным методам контроля веществ,и может ;быть использовано для определения средних размеров частиц в мелкодисперсных объектах, например в геологи.ческих шлифах. Известен способ определения разме-. ров частиц в мелкодисперсных проэрач. ных объектах, который заключается в пропускании светового пучка через ис. следуемый объект и в определении интенсивности прошедшего света1.Недостатком данного способа является низкая производительность.Наиболее близким к изобретению техническим решением являетсп способ определения размеров частиц в мелко-; дисперсных прозрачных объектах путем пропускания монохроматического светового пучка через исследуемь 1 й объ" е 1 ст2. Недостатками известного способаявляются сложность и низкая произво-,дительность в случае применения его,.к исследованию мелкодисперсных объектов, которые обусловлены тем, что 5при исследовании объектов, прозрачные участки которых имеют большиесреднеквадратичные отклонения от среднего размера частиц, в результате тоусреднения по большому количеству отверстий происходит сглаживание огибаю"щей пункции интенсивности изображенияисточника и невозможно определить сдостоверностью положение ее максиму" 15 мов и минимумОвр по кОторому судято средних размерах частиц. Ввиду малости участков, на которых возможноопределить известным способом среднийразмер отверстий, для определениясреднего размера на достаточно большой площади, т.е. когда размеры от верстий на несколько порядков меньша участка, по которому производит-станет однородным, непромодулированным Зная связь между параметрами раэмытия и характерными размерами частиц,на которых происходит дийракция, можно установить эти размеры.Устройство работает следующим образом,3 9763ся усреднение, необходимо произвестибольшое количество измерений, Это при.водит к тому, что для определениясредних размеров частиц в шлиФах этотспособ оказывается оцень трудоемким зи слонным, кроме того, способ не поэволяет определить Функцию распределения частиц исследуемого ббъекта поразмерам,Цель изобретения - упрощение процесса измерения при повышении производительности,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу определения размерсв частиц в мелкодисперсных прозрачных объектах путем пропусканиямонохроматического светового пучкачерез исследуемый объект перед пропусканием через исследуемый объект,световой пучок пространственно модулируют по интенсивности, изменяютчастбту пространственной модуляции ипо скорости изменения амплитуды пространственной модуляции интенсивностив плоскости изобраения судят о средних размерах частиц,На чертеже представлена схема устройства для реализации данного способа.Устройство содернит источник све- ЗОта 1, однородный параллельный пучоксвета от которого проходит черезпространственный модулятор 2 света,снабженный механизмом перестройкичастоты пространственной модуляции 3Затем на пути промодулированного светового пучка располонен исследуемыймелкодисперсный прозрачный объект .Далее располонена линза 5, котораяФормирует изображение модулятора 2. 40В плоскости этого изображения установлен точечный неподвижный Фотоприемник 6. Сигнал Фотоприемника, пропорциональный Интенсивности падающегона него света, подается на регистриру 4ющее устройство 7, в качестве которого может служить, например, самопи,сец либо другое низкочастотное элект;ронное устройство, позволяющее измерять амплитуду колебаний сигнала. 56 ака в изобранении предмета размывается в некоторое пятно с конечными размерами. Параметры этого размытиядиаметр пятна) определяются длинойволны используемого света, расстоянием между источником иэображения ирассеивающим мелкодисперсным объектом, а также средним размером частиц,на которых происходит рассеяние. Если мы возьмем пространственно промодулированный по интенсивности пучоксвета, состоящий иэ периодически чередующихся светлых и темных полос, тоРассеяние света приведет как бы кпереналожению светлых и темных полосв изображении, и разность между интенсивностью наиболее и наименее яркого места в изображении после прохождения рассеиваюцего объекта будетменьше, чем до его прохождения световым пучком. Причем при уменьшенииотношения периода модуляции к диамету пятна размытия эта разность будетуменьшаться. Когда период модуляциибудет равен диаметру пятна, в котороеразмывается каждая точка в плоскостииэображения, различие между темнымии светлыми полосами в изображении наблюдаться не будет, т.е. иэображение В качестве пространственного модулятора предлагается использовать две рядом расположенные прозрачные решетки с частотой порядка 10-50 штрихов/ми, При повороте двух идентичных прозрачных решеток относительно друг друга возникают муаровые полосы. Интенсивностное пропускание такой системы решеток оказывается периодически промодулированным с частотой, пропорциональной углу поворота решеток относительно друг друга. Поворот решеток, т.е. перестройка частоты пространственной модуляции, осуществляетсяСпособ:заключается в том, что при прохождении светового пучка через мелкодисперсный объект происходит рассеяние света вследствие его диракции на мелкой структуре объекта. Поэтому 5 З при наблюдении через такой объект какого"нибудь предмета этот предмет окажетсл нереэким, размытым. Каждая точмеханизмом 3. При этом общий центр поворота решеток вынесен за пределы апертуры светового пучка. Это приводит к тому, что при повороте решетокнаряду с изменением частоты муаровыеполосы смещаютсл в перпендикулярномк ним направлении со скоростью гораздо большей, чем скорость измененияаЗная Функцию распределения частицо размерам, можно найти средний раэер цастиц Х, по ФормулеХсрх (:с) дхИзмерения среднего размера частицроиэводят следующим образом, Перестраивая частоту пространственной моуляции светового пучка с помощью механизма 3 определяют при помощи отоприемника 6 и регистрирующего уст" ройства 7 амплитуду колебания интен" сивности света в точке расположения Фотоприемника. Затем, представив эту амплитуду, как Функцию (у) определяют, в соответствии с формулами (3) и (1)средний размер частиц в исследуемом мелкодисперсном прозрачномобъекте.Предлагаемое изобретение при сравнительной простоте реализации обладает более высокой производительностью.Способ позволяет определять не только среднее значение размеров частиц, но и йункцию распределения частиц по размерам, знание которой может представлять самостоятельный интерес при анализе структуры геологических . пород, а также позволяет автоматизировать процесс измерения среднего раз. мера частиц и Функции распределения частиц по размерам.формула изобретенияСпособ определения размеров частиц в мелкодисперсных прозрачных объектах путем пропусканил монохроматического светового пучка через исследуемый объект, о т л и ч а ю щ и й с я тем цто, с целью упрощения процесса изме" ения при повышении производитель- рениности, световой пучок перед пропу се канием через исследуемый объект прост ранственно модулируют по интенсивности, изменяют частоту пространственной модуляции и по скорости изменения амплитуды пространственной модуляции интенсивности в плоскости иэображения суд ят о средних размерах частиц.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Патент франции М 2281878 кл. О 01 й 15/02, опублик, 1976.062, Патент 8 еликобритании Ь 10909 кл. С 1 А, опублик. 1977 (прототип). 97636 5частоты. пространственной модуляции.Например, для решеток,с частотой и10 штрихов/мм на расстоянии 100 мм от моси поворота решеток изменение частоты пространственной модуляции на ве- %личину порядка одного процента сопровождается смещением муаровой картинына один период, Соответствующее смеще.ние полос в плоскости изображения приведет к тому, что на неподвижный Фото 0приемник будут попадать то светлые,то темные .полосы. Таким образом, сигнал йотоприемника будет представлятьсобой. осциллирующий сигнал с плавноменяющейся частотой. Амплитуда колебаний этого сигнала будет соответствовать разности интенсивности междусветлыми и темными полосами, т.е.глубине модуляции,Регистрируемая глубина модуляции 20изображения вследствие рассеяниясвета на исследуемом мелкодисперсномобъекте будет падать с увеличениемцастоты модуляции. Как показывает детальный математическии расчет, амплитуда модуляции регистрируемого сигнала г) связана с Функцией т котораяпредставляет собой бункцию распределенил мелкодисперсного объекта поразмерам, соотношениемеОл(Р): АГОЙ(1) О, (1)где Л - некоторал константа значениеУкоторой определяется иэ условия нормировки интеграла отЭЗФункции 1 на единицу;(1 - расстояние от модулятора доисследуемого объекта;(Ю - частота пространственной модуллции,43Величины )(, и 4 Фиксированы и амплитуда модуляции регистрируемого сигнала щ зависит, согласно Формуле (1).только ото. На основании дюрмулы (1/можно получить однозначную эависи 50мость функции распределения У отрегистрируемой амплитуды сигналарбаков едантор акаэ 69 о Тираж 887ударственного ком изобретений ива И-Я Раушскт", г. Ужгород,е е е е аа аа ааФи л. Прое ли 5/71 ВНИИПИ Уо по дел 11303, Нос ал ППП "Пате