Способ отбора проб из газового потока

 

СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ ИЗ ГАЗОВОГО ПОТОКА, включаюпщй осаждение частиц на подложку, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности способа и обестечения возможности отбора легколетучих частиц, осаждение проводят в вакууме при 10-10 мм рт.ст. и скорости газового потока и частиц на входе в вакуумный объем, определяемой по формуле с/и/с где Р - давление в вакуумном объеме- , Р - плотность частиц, г/см; S R - средний размер частиц,мкм.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (39) Ц1) 4у11 G 01 N 1/22 ю

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

10 Р

V = см/с

yR где

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

110 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3630675/25-26 (22) 29;07.83 (46) 15.03.85. Бюл. У 10 (72) С.Э. Пащенко, Г.Ф. Субханкулов, К.П. Куценогий и А.В. Бубнов (71) Институт химической кинетики и горения СО АН СССР и Новосибирский государственный университет им. Ленинского комсомола (53) 543.053(088.8) (56) 1. Бакланов А.N. и др. Новая установка .для исследования льдообразу10щей активности аэрозолей."Изв.

СО АН СССР. Сер. 9, Химия", Вып. 4, 197.6. (54)(57) СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ ИЗ ГАЗОВОГО ПОТОКА, включающий осаждение частиц на подложку, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения производительности способа и обеспечения возможности отбора легколетучих частиц, осажцение проводят

-2 в вакууме при 10-10 мм рт.ст. и скорости газового потока и частиц на входе в вакуумный объем, определяемой по формуле

Р— давление в вакуумном объеме; — плотность частиц, г/см ; к — средний размер частиц,мкм.

1145267

1сЗ р = — см/с

pQ!

10 с

Изобретение относится к исследованию дисперсных систем с применением электронной микроскопии и может быть использовано для определения размера частиц, их формы, распределения по размерам и т.д. в лабора» торных, производственных и полевых условиях, Известен способ отбора проб из газового потока, содержащего во

:взвешенном состоянии дисперсные:частицы, заключающийся в осаждении этих частии на подложку под действием термофорестической силы (13.

Газовый поток, содержащий частицы, 15 пропускают между двумя пластинами термопреципитаторау горячей и холод ной. За счет температурного градиента возникает термофорестическая сила, под действием которой частицы пере- 20 мещаются к холодной пластине и в момент касания "прилипают" к ней.

Поскольку малые частицы (3 4 1 мкм) находятся в газовой фазе s постоянном броуновском движении и отслежи- 2S вают движение потоков газа, то для

;их осаждения требуется значительная термойорестическая сила, что достигается увеличением температурного градиента за счет уменьшения зазора между пластинами термопреципитатора (h |100 мкм) и повышения температуры верхней пластины (до 200-300 С) .

Однако даже в таких условиях необходимо длительное воздействие этой силы на частицы для их перемещения на холодную подложку, что приводит к ограничению объемной

Уф скорости газового потока и длительному времени для получения одной пробы дисперсных частиц, необходи- ®0 мой для исследования в электронном микроскопе. Обычно скорости газово . го потока в известных термопреципитаторах составляют единицы кубических сантиметров на секунду, а время отбора одной пробы — от десятков часов до нескольких суток,для малых

: размеров и концентраций аэрозоля. . Таким образом, данный способ харак.теризуется недостаточной произ- 50 водительностью, а наличие высоких температур не позволяет отбирать легколетучие частицы (например, водяной туман, масляный туман и т.п.) .

Целью изобретения — повышение 55 производительности способа и обеспечение возможности отбора легколетучих частиц.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу отбора проб из газового потока, включающему осаждению частиц на подложку, осаждение проводят в вакууме при 10-10&рт.ст, и скорости газового потока и частиц на входе в вакуумный объем, определяемой по формуле где . Р— давление в вакуумном обьеме; у — плотность частиц, г/см у

R — средний размер частиц,мкм.

Известно, что при разряжении газа инерционнность частиц-начинает . возрастать, что увеличивает их длину свободного пробега до остановки в газе. Экспериментально установлена зависимость между давлением и скоростью частиц в рабочем объеме при которой происходит осаждение частиц размером R 50 A. Указанные пределы давлений охватывают диапазон, -2 на нижнем пределе которого (10 мм рт. ст. ) о могут осаждаться частицы с, R I0 А, на верхнем (10 мм рт.ст.) — 1-5 мкм, т.е. весь диапазон размеров высокодисперсных частиц.

На чертеже изображена схема уста. новки для реализации предлагаемого способа. . Установка состоит из рабочего объема - вакуумной камеры 1, в которой расположена подложка 2 — электронно-микроскопическая сеточка с от вестиями. Через капилляр 3 камера сообщается с формвакуумным насосом, а через капилляр 4 подается в камеру газовый поток. Необходимое давление в камере 1 регулируется размерами капилляра 3, а скорость частиц и га зового потока на входе в камеру (на срезе выходного конца капилляра 4) размерами капилляра 4.

Примеры реализации способа.

Пример 1. Исследовались части» цы размером от 10 А до 5 мкм. Дав- . ление в рабочем объеме 769 мм рт.ст.

t скорость газового потока и частиц на выходе капилляра 4-100 м/с.

Плотная газовая среда не дает возможности частицам уйти с линии тока и они вместе с газовым потоком .проходят через отверстия вокруг электронно-микроскопической сеточки, не попадая на нее.

3 lj

Пример 2. Отбиралась проба частиц размером R= 2-4 мкм. Давление в рабочем объеме 10 мм рт.ст.; скорость частиц и газового потока на выходе капилляра 4-120 м/с.

В этих условиях частицы отклоняются от линии тока и по инерции достигают электронно-микроскопической сеточки и оседают на нее, а газовый поток проходит через отверстия сеточки.

Необходимая площадь образца (9)

1 мм ; время отбора О, 1 мин.

Пример 3. Проба частиц размером Й = 0,5 мкм, Давление в рабочем объеме 1 мм рт.ст., скорость частиц 80 м/с. Необходимая площадь образца (S) 0,5 мм ; время отбора

0,5 мин.

Пример 4. Проба частиц размером 20. А. Давление в рабочем объеме 10 мм рт.ст., скорость частиц в рабочем объеме 140 м/с, площадь образца (S) О, 1 мм, время отбора пробы 5 мин.

При более низких давлениях (410 мм рт.ст.) резко падает производительность метода, так как ско\

45267 рость прокачки газа через капилляр необходимо уменьщить на порядок для поддержания низкого давления.

Кроме того, при низких давлениях аэрозольные частицы не успевают тор,мозиться около электронно-микроскопи.ческой сеточки и пробивают ее насквозь.

Проведенные эксперименты покаэы10 вают, что время отбора одной пробы предлагаемым способом при площади образца "5 .10 см составляет всего О, 1-5 мин. При этом расход газового потока равен 2 10 см /с.

Характерные расходы в известных термопреципитаторах 1--1,5 см /с, площадь образца не менее 1 см .

Чтобы получить достаточную информао цию о частицах й50 А, нужно осадить на такую поверхность 10" частиц, для чего потребуется 20-50 ч.

Таким образом, производительность .предлагаемого способа по сравнению с известным увеличивается в сотни

gg 1раз. Кроме того, нет необходимости в высоких температурах, что позволяет использовать его для осаждения лег колетучих частиц.

Составитель С. Горяйнова

Редактор М. Петрова Техред С.йовжий

Корректор И. Зрцейи

Подписное

Филиал 11ПП "Патент"., г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1163/32 Тираж 897

ВНИИПИ Государственного комитета СССР, по делам изобретений и открытий

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