RU2560142C1

RU2560142C1 - Method of aspiration optical spectrometry of disperse medium

Info

Publication number: RU2560142C1
Application number: RU2014115935/28A
Authority: RU
Inventors: Александр Дмитриевич Егоров; Ирина Александровна Потапова; Вадим Анатольевич Драбенко
Priority date: 2014-04-21
Filing date: 2014-04-21
Publication date: 2015-08-20

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: polarized radiation is directed to area not transmitting said directed polarized radiation. Said radiation is focused in countable space located ahead of said area to measure radiation there behind transmitting radiation dissipated on said countable space. Size of disperse medium particle is defined in countable space from measured radiation.

EFFECT: higher accuracy of determination owing to ruled out interferences.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области метеорологии, а более конкретно - к способам определения характеристик загрязнения атмосферы, и может использоваться, например, для измерения размеров частиц атмосферного аэрозоля.The invention relates to the field of meteorology, and more specifically to methods for determining the characteristics of atmospheric pollution, and can be used, for example, for measuring particle sizes of atmospheric aerosol.

Известен способ оптической спектрометрии дисперсной среды [1], при осуществлении которого используется малоугловое рассеяния света.A known method of optical spectrometry of a dispersed medium [1], the implementation of which uses small-angle light scattering.

Этот известный способ обладает ограниченностью по углу рассеяния, поскольку он предполагает введение экрана. Таким образом отсутствует возможность выполнения измерений при углах рассеяния, меньших углового размера экрана.This known method has a limited scattering angle, since it involves the introduction of a screen. Thus, it is not possible to perform measurements at scattering angles smaller than the angular size of the screen.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является известный способ аспирационной оптической спектрометрии дисперсной среды [2], использующийся в счетчике частиц «AERO TRAK 9303», при котором фокусируют излучение лазера в счетном объеме, устраняют излучение лазера, применяя световую ловушку, и осуществляют прием рассеянного света.Closest to the proposed invention is a known method of aspiration optical spectrometry of a dispersed medium [2], used in a particle counter "AERO TRAK 9303", in which laser radiation is focused in a countable volume, laser radiation is eliminated using a light trap, and scattered light is received.

В этом известном решении отсутствует возможность выполнения измерений при углах рассеяния, меньших углового размера световой ловушки.In this known solution, it is not possible to perform measurements at scattering angles smaller than the angular size of the light trap.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения дисперсного состава среды за счет уменьшения углов рассеяния света. Известно, что с уменьшением угла рассеяния уменьшается зависимость результата определения размера частицы от ее свойств, особенно для частиц грубодисперсной фракции. Уменьшение углов рассеяния достигается благодаря использованию эффекта поляризации света, что позволяет отказаться от использования световой ловушки (экрана) или уменьшить их угловые размеры.The technical result of the invention is to increase the accuracy of determining the dispersed composition of the medium by reducing the angles of light scattering. It is known that with a decrease in the scattering angle, the dependence of the result of determining the particle size on its properties decreases, especially for particles of a coarsely dispersed fraction. The reduction of scattering angles is achieved through the use of the effect of polarization of light, which eliminates the use of a light trap (screen) or reduces their angular dimensions.

В предлагаемом способе используют некоторые существенные признаки прототипа, а именно в нем осуществляют процесс аспирации; фокусируют излучение лазера в счетном объеме; осуществляют прием рассеянного света.In the proposed method, some essential features of the prototype are used, namely, an aspiration process is carried out in it; focus laser radiation in a countable volume; scattered light is received.

Существенными отличительными признаками предлагаемого способа является то, что поляризованное излучение направляют на область, не пропускающую направленное поляризованное излучение, фокусируют излучение в счетном объеме, находящемся перед этой областью, измеряют излучение за этой областью, пропускающей излучение, рассеянное в счетном объеме, и определяют размер частицы дисперсной среды в счетном объеме по измеренному излучению.The salient features of the proposed method is that the polarized radiation is directed to a region that does not transmit directed polarized radiation, the radiation is focused in the countable volume located in front of this region, the radiation is measured behind this region that transmits the radiation scattered in the counted volume, and the particle size is determined dispersed medium in the calculated volume of the measured radiation.

Указанные существенные отличия позволяют повысить точность за счет более полного исключения засветки, вызванной лазерным излучением.These significant differences make it possible to increase accuracy due to a more complete exclusion of exposure caused by laser radiation.

Физические принципы, на которых основаны измерения предлагаемым способом, состоят в том, что лазерное излучение является поляризованным, его можно не пропустить к приемнику. Рассеянное излучение содержит как составляющую, которая не пройдет к приемному устройству вместе с лазерным излучением, так и составляющую, которую удастся измерить.The physical principles on which measurements are based on the proposed method are that the laser radiation is polarized, it can not be passed to the receiver. The scattered radiation contains both a component that will not pass to the receiving device together with the laser radiation, and a component that can be measured.

Пример реализации способа.An example implementation of the method.

Сущность изобретения пояснена на фиг. 1. The invention is illustrated in FIG. one.

Для аспирационной оптической спектрометрии дисперсной среды используют прибор типа счетчика частиц «AERO TRAK 9303», в котором в качестве источника излучения используется лазер 1 с системой линз 2. Как и в счетчике частиц «AERO TRAK 9303», лазерное излучение фокусируют в счетном объеме 3. В отличие от счетчика частиц «AERO TRAK 9303» рассеянное излучение принимают, в том числе, под нулевым углом, где минимально влияние свойств частицы. Для устранения засветки от лазера между приемником и счетным объемом помещают поляроид 4, который не пропускает излучение от лазера. Излучение, рассеянное частицей, включает две составляющие:For aspiration optical spectrometry of a dispersed medium, an AERO TRAK 9303 particle counter type device is used, in which laser 1 with a lens system 2 is used as a radiation source. As in the AERO TRAK 9303 particle counter, laser radiation is focused in the counting volume 3. Unlike the particle counter "AERO TRAK 9303" scattered radiation is received, including at a zero angle, where the influence of the particle properties is minimized. To eliminate the illumination from the laser, a polaroid 4 is placed between the receiver and the counting volume, which does not transmit radiation from the laser. Radiation scattered by a particle includes two components:

причем лишь одну из этих составляющих не пропускает поляроид. Таким образом, засветка от лазера устраняется, а после прохождения системы линз 5 фотодетектором 6 принимается излучение, рассеянное частицей. По принятому излучению судят о размере частицы.moreover, only one of these components does not pass polaroid. Thus, the illumination from the laser is eliminated, and after passing through the lens system 5, the photodetector 6 receives radiation scattered by the particle. The received radiation is used to judge the particle size.

Обоснование существенности признаков. Как следует из описания, каждый из указанных признаков необходим, а вся их неразрывная совокупность достаточна для достижения технического результата - повышения точности измерений за счет более полного исключения влияющих факторов.Justification of the materiality of the signs. As follows from the description, each of these signs is necessary, and their entire inextricable combination is sufficient to achieve a technical result - to increase the accuracy of measurements due to a more complete exclusion of influencing factors.

Обоснование изобретательского уровня. Заявляемый способ был проанализирован на соответствие критерию «изобретательский уровень». Для этого были исследованы близкие признаки известных решений как в данной, так и в смежных областях техники. Так, по источнику [3] был выявлен признак фокусировки излучения в счетном объеме. Однако в этом известном решении [3] до фокусировки часть излучения лазера отводится на дополнительное приемное устройство. Именно благодаря этому достигается технический результат способа [3]. Однако при этом имеет место снижение точности определения размеров частиц. В заявляемом же способе данный недостаток исключен.Justification of inventive step. The inventive method was analyzed for compliance with the criterion of "inventive step". To this end, close features of known solutions have been investigated both in this and related fields of technology. So, according to the source [3], a sign of focusing radiation in a countable volume was revealed. However, in this known solution [3], before focusing, part of the laser radiation is allocated to an additional receiving device. It is thanks to this that the technical result of the method is achieved [3]. However, there is a decrease in the accuracy of particle sizing. In the claimed method, this disadvantage is excluded.

Таким образом, по мнению заявителя и авторов, предлагаемое техническое решение способа аспирационной оптической спектрометрии дисперсной среды в своей неразрывной совокупности признаков является новым, явным образом не следует из уровня техники и позволяет получить важный технический результат - повышение точности определений за счет более полного исключения влияющих факторов.Thus, in the opinion of the applicant and the authors, the proposed technical solution of the method of aspiration optical spectrometry of a dispersed medium in its inextricable combination of features is new, does not explicitly follow from the prior art and allows to obtain an important technical result - improving the accuracy of determinations due to a more complete exclusion of influencing factors .

Источники информацииInformation sources

1. Патент №2321840. Способ определения параметров частиц, взвешенных в жидкости, по спектрам малоуглового рассеяния света и устройство для его осуществления / Левин А.Д. Бюллетень изобретений №10, 2008.1. Patent No. 2321840. A method for determining the parameters of particles suspended in a liquid from the spectra of small-angle light scattering and a device for its implementation / Levin A.D. Bulletin of inventions No. 10, 2008.

2. Челибанов В., Исаев Л. Приборы для контроля чистых помещений / ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес №7, 2009, с. 48-50 (прототип).2. Chelibanov V., Isaev L. Devices for monitoring cleanrooms / ELECTRONICS: Science, Technology, Business No. 7, 2009, p. 48-50 (prototype).

3. Патент №2356028. Устройство для экспресс-анализа промышленной чистоты жидкостей / Бухалов В.А., Лесников Е.В., Стуканов Ф.Ф. Бюллетень изобретений №14, 2009.3. Patent No. 2356028. Device for express analysis of industrial purity of liquids / Bukhalov V.A., Lesnikov E.V., Stukanov F.F. Bulletin of inventions No. 14, 2009.

Claims

A method of aspiration optical spectrometry of a dispersed medium in which radiation is focused in a countable volume, characterized in that the polarized radiation is directed to a region that does not transmit directed polarized radiation, radiation is focused in a countable volume in front of this region, and radiation is measured beyond this region that transmits radiation scattered in the counting volume, and determine the particle size of the dispersed medium in the counting volume from the measured radiation.