УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ И КОНЦЕНТРАЦИИ ЧАСТИЦ КОЛЛОИДНО-ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

Полезная модель относится к области приборостроения и может быть использована в качестве контрольно-измерительного прибора, служащего для применения в кожевенной, текстильной и пищевой промышленности, где требуется контроль за состоянием частиц, взвешенных в жидкостях.
Известно устройство для определения концентрации и размеров частиц коллоидно-дисперсных систем, содержащее осветитель, формирующий в проточной измерительной кювете освещенную зону регистрации, и фоторегистратор, позволяющий получить информацию о состоянии частиц (1). Известное устройство позволяет измерить численную концентрацию частиц и их размеры, причем большие, чем длина волны видимого света, и рассортировать их по группам. Однако прибор характеризуется низкой точностью измерения.
Наиболее близким к данной полезной модели техническим решением является устройство для измерения размеров и концентрации частиц коллоидно-дисперсных систем, содержащее измерительную кювету с проточным каналом, осветительный канал, служащий для формирования в проточном канале освещенной зоны, и измерительный канал, в состав которого входят микроскоп, диафрагма и первый поляризованный анализатор, имеющие единую оптическую ось, а так же узел регистрации (2). Известное устройство позволяет выделить практически любую область диапазона размеров частиц (в пределах разрешающей способности прибора) и проводить измерения частиц, размеры которых меньше, чем длина волны видимого света в 25 раз. Однако исследования более мелких частиц ограничены данной точностью прибора, т.к. анализатор поглощает часть рассеянного света от частиц, в результате чего снижается их визуализация. Кроме того, при замене окуляра микроскопа требуется вставка и соответствующая подстройка устанавливаемого в нем нового поляризатора, что создает дополнительные сложности в подготовке к эксплуатации прибора.
Техническим результатом, которого можно достичь при использовании данной полезной модели, является повышение точности измерения и упрощение процесса эксплуатации. Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для измерения размеров и концентрации частиц коллоидно-дисперсных систем, содержащем измерительную кювету, осветительный канал, служащий для формирования в проточном канале измерительной кюветы освещенной зоны, измерительный канал, в состав которого входят микроскоп, диафрагма и первый поляризационный анализатор, имеющие единую оптическую ось, а так же узел регистрации (2), осветительный канал выполнен в виде лазера, линзы и второго поляризованного анализатора, совпадающие друг с другом оптические оси которых являются оптической осью осветительного канала, при этом оптическая ось измерительного канала может совпадать с направлением оси проточного канала измерительной кюветы, в этом случае оптическая ось осветительного канала ему перпендикулярна, либо оптическая ось осветительного канала может совпадать с направлением оси проточного канала измерительной кюветы, в то время, как оптическая ось измерительного канала ему перпендикулярна. В качестве лазера может быть использован твердотельный лазер с диодной накачкой, имеющий автономный источник питания. На Фиг.1 представлена конструкция устройства, в котором оптическая ось измерительного канала совпадает направлением оси проточного канала измерительной кюветы. На Фиг.2 представлена конструкция устройства, в котором оптическая ось измерительного канала перпендикулярна направлению оси проточного канала измерительной кюветы. Устройство (Фиг.1, 2) содержит измерительную кювету 1, по проточному каналу которой протекает исследуемая жидкость, осветительный канал и измерительный канал с подключенным к нему узлом регистрации 2. Измерительный канал состоит из первого поляризационного анализатора 3, микроскопа 4 и диафрагмы 5, оптические оси которых совпадают. Осветительный канал состоит из лазера 6, второго поляризационного анализатора 7 и линзы 8. Все узлы 6, 7, 8 установлены на одной оптической оси, являющейся оптической осью осветительного канала. Оптическая ось измерительного канала может совпадать с направлением оси проточного канала измерительной кюветы (Фиг.1), а оптическая ось осветительного канала в этом случае ему перпендикулярна. Оптическая ось осветительного канала может так же совпадать с направлением оси проточного канала измерительной кюветы, в этом случае оптическая ось измерительного канала ему перпендикулярна
(Фиг.2). В качестве лазера предпочтительнее использовать твердотельный лазер с диодной накачкой, имеющий автономный источник питания, например, лазерный модуль LCM-T-серии. Сфокусированный линзой 8 пучок поляризованного монохроматического когерентного света, излучаемого лазером 6, направляется через поляризационный анализатор 7 на измерительную кювету 1, формируя в ее проточном канале освещенную зону. Свет, рассеянный частицами, которые находятся в жидкости, протекающей через освещенную зону проточного канала. поступает в микроскоп 4. Пройдя через диафрагму 5, рассеянный частицами свет проходит через поляризационный анализатор 3 и регистрируется узлом регистрации, работа которого основана на фотометрическом методе подсчета. Поляризаторы 3 и 7 могут вращаться как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки. Так как свет от каждой частицы, попадающий в микроскоп 4, поляризован, то при совпадении плоскости колебаний света и главных плоскостей анализаторов интенсивность рассеянного света, прошедшего через анализаторы 3 и 7 минимальна. При увеличении этого угла путем вращения анализаторов интенсивность регистрируемой «вспышки» света от частицы уменьшается. В соответствии с законом Малюса при некотором значении угла поворота интенсивность рассеянного частицей света, прошедшего через анализаторы, становится минимальной, а частица - невидимой. Пропуская через установку разные монодисперсные системы с заранее известными величинами частиц, можно определить «шкалу размеров частиц», т.е. связать радиус частиц с углом поворота анализаторов.
Для определения концентрации частиц задают определенную скорость протекания раствора и подсчитывают количество «вспышек» (частиц) в единице объема, например, одной капле. Изменение взаиморасположения измерительных и осветительных каналов позволяет использовать стандартные конструкции микроскопов без разработки специальных закрепляющих станин, держателей окуляра и объективов, т.е. упростить эксплуатацию прибора.
Введение второго поляризованного анализатора позволяет производить регистрацию более крупных частиц и таким образом повысить точность измерения на 10-20% при одновременном упрощении процесса эксплуатации, не требующем подстройки положения поляризатора при установке нового окуляра в микроскоп.
Устройство можно использовать для контроля состояния дисперсных сред, используемых в пищевой промышленности для изготовления вина, пива, соков.
Составитель описания: Лычников Д.С.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания:
1. Акопов 3.А. И др. «Автоматический поточно-ультрамикроскопический анализатор количества и размеров взвешенных частиц в жидких средах», ж. «Приборы и системы управления», вып.5, 1973 г.
2. Авторское свидетельство СССР 673891, G 01 N 15/02, 1978 г.