Устройство для определения величины и знака заряда аэрозольных частиц

Союз Советских

Социалистических

Республик

<л75О344 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) ЗаЯвлено 25.05.78 (21) 2б21837/18-25 с присоединением заявки Нов

С 01 N 15/02

I осудярствеиный комитет

СССР ио лелям ияобретеиий и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 239730, Бюллетень 9 27 (53) УДК 5ЗЭ.215 .4 (088.8) Дата опубликованиаоаисания 250780 (72) Автор изобретения

И. A. Невский (7! ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ

И ЗНАКА ЗАРЯДА АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ

Изобретение относится к области определения физических свойств твердых и жидких аэрозольных частиц, а именно к устройствам для определения величины и знака заряда аэрозольных частиц и может быть использовано в горнодобывающей, угольной, металлургической, химической и других отраслях промышленности, а также для исследовательских целей

Заряд отдельных аэрозольных частиц можно определить по величине их отклонения в постоянном электрическом поле между горизонтально рас-положенными электродами (метод Ииллнкена). Чаще применяют устройства, основанные на методе, в соответствии с которым частицы пропускают между двумя вертикально расположенными электродами с приложенным к ним постоянным по величине и знаку напряжением.

Известен метод Фукса-Петрянова, заключающийся в пропускании частиц между двумя плоскими, вертикально расположенными электродами на которые подается постоянное по величине и переменное по знаку напряжение; падающие частицы при этом движутся по зигзагообразным траекториям 1Ц . Эти траектории фотографируются, а затем по фотографиям измеряют длины путей, проиденных частицатаи под действием электрического поля в горизонтальном направлении и под действием силы тяжести в вертикальном. Зная эти величины, а также напряженность электрического ноля и время перекоммутации направления его, нетрудно далее высчитать заряд аэрозольной частицы. Однако процессы измерения основанные на нем не удалось еще полностью автоматизировать. Возможно автоматизировать обработку треков на фотографиях, применяя аппаратуру, разработанную для ядерных исследований, которая вследствие своей дороговизны и сложности обслуживания не нашла широкого применения в области аэрозольных исследований. Трудоемкие операции по фотографированию треков заряженных частиц, обработке фотопленки, отнимающие много времени, остались.

Наиболее близким техническим решением является устройство, которое содержит светонепроницаемую измери750344 хельную камеру с вертикально расположенными в ней плоскими электродами, а которые подается постоянное по величине и переменное по знаку напряжение„ источник света, создающий освещенное пеле в камере, несколько дополнительных электродов, предназначенных для торможения частиц в вертикальном направлении и сведения их в плоскость резкого изображения частиц на фотопленке 2 . Треки па1О дающих в освещенном поле частиц фотографиру отся, а затем -..о фотографиям обсчитываются.

Основной недостаток устройства трудоемкость процесса измерения.

Целью изобретения является ускорение процесса анализа при сохранении высокой точности измерения зарядов отдельных аэрозольных частиц.

Эта цель достигается те.л, что вся щель или часть ее перекрыта по- 2О лосой прозрачного материала, имеющего переменную степень прозрачности по ширине щели, при этом в случае перекрытия всей щели на полоску дополнительно нанесен ряд вертикальных парал-25 лельных штрихов.

На фиг. 1 схематически показан разрез устройства по главному виду.

Устройство имеет аэрозольную камеру 1, электроды 2, штуцеры 3 напуска () и отсоса аэрозоля лазер 4, дающий луч

5, который, пройдя через цилиндрическую линзу б и отразившись от зеркал 7, создает в аэрозольной камере плоское световое поле 8. Цифрой 9 обозначена траектория падающей частицы.

На фиг. 2 показано поперечное сечение устройства. Обозначения те же, что и на фиг. 1. Кроме того: 10-линза, проектирующая изображения частиц на непрозрачный экран 11, за которым установлен фотоприемник 12.

На фиг. 3 показаны изображения траекторий частии,, имеющих различный заряд (в том числе и нулевой), пересекающих полоску из прозрачного материала, имеющего переменную степень прозрачности по ширине щели, а рядом соответствующие им сигналы, снимаемые с фотоприемниками (для случая, когда степень прозрачности меняется по ши- що рине линейно). Представлено два варианта экрана со щелью. В первом варианте полоской закрыта не вся щель а часть ее. Здесь у — сигнал, снимаемый с фотоприемника во время пересечения изображением частицы незакрытого участка щели, V> — начальный сигнал при проходе изображением полоски, Ч- -конечный сигнал, Т -длительность импульса. Первая частица заряжена положительно, вторая ней- бО тральна, третья отрицательно заряжена.

Во вторбм варианте закрыта вся щель. Для упрощения автоматической обработки сигналов на полоску нанесен $5 ряд вертикальных параллельных штрихов с одинаковым расстоянием между ними.

Обозначения те же, что и в первом варианте.

Анализ частиц в данном устройстве происходит следующим образом.

После напуска аэрозоля в камеру впускной и выгускной штуцеры перекрываются. Падающие между электродами 2 частицы под действием приложенного к ним напряжения совершают зигзагообразное движение. Изображения частиц, находящихся в плоскости освещенного поля 8, проецируются линзой

10 на экран 11. Когда изображение частиц пересекает щель с прикрепленной к ней полоской прозрачного материала, с фотоприемника снимается сигнал, который далее автоматически обрабатывается. Зная время пересечения изображением высоты щели (оно равно г ), нетрудно определить размер частицы, соотношение же — - †однозначно onV1 ределяет как расстояние, пройденное частицей за время Т, так и знак заряда (полярность электродов во время пересечения изображением частицы щели известна). Во втором варианте знак заряда определяется по знаку разности

V — +, а расстояние пройденное частицей B горизонтальном направлении, находят по количеству осцилляций амплитуды импульса либо по их частоте. Зная размер частицы и расстояние, пройденное ею под действием электрического поля в горизонтальном направлении за время Т, можно по известным формулам определить величину заряда. Весь анализ сигналов производится автоматически специальным анализирующим устройством.

Использование изобретения позволит значительно упростить и в несколько раз ускорить процессы измерения зарядов отдельных аэрозольных частиц при сохранении высокой точности, что даст значительную экономию труда вследствие больших масштабов таких измерений во многих областях науки и техники.

Формула изобретения

1. Устройство для определения величины и знака заряда аэрозольных час"иц, содержащее светонепроницаемую измерительную камеру с параллельными, вертикально расположенными плоскими электродами, источник света, снабженный оптической системой, позволяющей формировать в межэлектродном пространстве плоское световое поле, регистрирующую систему, представляющую собой линзу, проецирующую изображения частиц, находящихся в световом поле на непрозрачный экран с прямоугольной щелью за которой установлен фотоприемник, о т л и ч а ю щ ее о я тем, что, с целью ускорения

750344 процесса анализа при сохранении высокой точности, вся щель или часть ее перекрыта полоской прозрачного материала, имеющего переменную степень прозрачности по ширине щели.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в случае перекрытия всей щели на полоску дополнительнО нанесен ряд вертикальных параллельных штрихов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Фукс Н. А., Петрянов И. В. ЖФХ

М 4, 567, 1933.

2. Авторское свидетельство СССР

М 348946, кл. g 01 N 15/00, 1970 прототип

750344

Составитель Е. Маллер

Редактор О. Стенина Техред М.Петко Корректор Ю. Макаренко

Заказ 4624 33

Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета CCCP о делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб., д, 4 /5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, .л. Проектная, 4