Способ определения концентрации и размеров микрочастиц и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области, измерительной техники, предназначено для анализа концентрации микрочастиц в жидких растворах. Цель изобретения - повышение точности измерения , которая досткгается за счет учета скорости конвекции и обеспечения калибровки в процессе измерения . Учет скорости конвекции обеспе1 Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для анализа жидких растворов и может быть использовано в микроэлектронике , волоконной оптике -и других отраслях техники. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет учета скорости конвекции жидкости и обеспечения калибровки в процессе измерения. чивается за счет введения счетного числа дополнительных рёперных частиц, размер которых превышает максималь-;. .ный размер частиц заданного измеряемого диапазона, а .их плотность близка к плотности дисперсной среды. Дополнительно в раствор вводятся зталонные монодисперсные, частицы, размер которых лежит в диапазоне разме ров измеряемых частиц. Измеряя пик на гистограмме от эталонных частиц, производят коррекцию результатов измерений. Устройство для реа.лиэации способа содержит лазер, прозрачную кювету с покровным стеклом, нагревательный элемент, горизонтально установленный микроскоп, фотоэлектг ронный умножитель, усилитель, блок извлечения квадратного корня, N пороговых элементов, N компараторов, N схем И, N реверсивных счетчиков, коммутатор-мультиплексор, блок управления коммутатором, блок регистрации , блок цифровой индикации, клавишный переключатель и схему ИЛИ. . 2 с.п. и 1 з.п. ф-лы, I ил. (Л сд ел tc х На чертеже приведена функциональная схема устройства для реализации (Способа в случае использования пяти каналов обработки информации (№ 5). Устройство для реализации способа содержит лазер 1, прозрачную кювету 2 с покровным стеклом 3, нагревательный элемент 4, горизонтально установленный микроскоп 5. С последним оптически сопряжен фотоэлектронный умножитель 6, к выходу которого

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11 (g) 4 G 01 N 15/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

IlPH ГКНТ СССР (21) 4107430/24-25 (22) ) 8.08. 86 (46) 30.01.89. Бюл.N 4 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт химических реактивов и особо чистых химических веществ (72) Г.А.Андрианов и В.С.Дунаев (53) 539.217.1(088.8) (56) Заявка Франции У 2447548, кл. С 01 N 15/06, опублик. 1980.

Заводская лаборатория, Р 1О, 1980, с.921. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

И РАЗМЕРОВ ИИКРОЧАСТИЦ И УСТРОЙСТВО . ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области ,измерительной техники, предназначено для анализа концентрации микрочастиц в жидких растворах. Цель изобретения — повышение точности измерения, которая достигается эа счет учета скорости конвекции и обеспечения калибровки в процессе измерения. Учет скорости конвекции обеспеИзобретение относится к измерительной технике, предназначено для анализа жидкик растворов и может быть использовано в микроэлектронике, волоконной оптике и других отраслях техники.

Цель изобретения — повьппение точности измерения за счет учета скороI сти конвекции жидкости и обеспечения калибровки в процессе измерения. чивается за счет введения счетного числа дополнительных реперных частиц, размер которых превьппает максималь-..:. .ный размер частиц заданного измеряемого диапазона, a ..их плотность близка к плотности дисперсной среды. Дополнительно в раствор вводятся эталонные монодисперсные частицы, размер которых лежит в диапазоне разме" ров измеряемых частиц. Измеряя пик на гистограмме от эталонных частиц, производят коррекцию результатов измерений, Устройство для реализации способа содержит лазер, прозрач ную кювету с покровным стеклом, нагревательный элемент, горизонтально а установленный микроскоп, фотоэлект-. ронный умножитель, усилитель, блок извлечения квадратного корня, N пороговых элементов, N компараторов, С»

N схем И, N реверсивных счетчиков, коммутатор-мультиплексор, блок управления коммутатором, блок регистрации, блок цифровой индикации, клавишный переключатель и схему ИЛИ.

2 с.п. и 1 э.п. ф-лы, 1 ил.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для реализации способа в случае использования пяти каналов обработки информации (У 5).

Устройство для реализации способа содержит лазер 1, прозрачную кювету

2 с покровным стеклом 3, нагревательный элемент 4, горизонтально установленный микроскоп 5. С последним оптически сопряжен фотоэлектронный умножитель 6, к выходу которого

1455284 подкгпочены последовательно усилитель

7, блок 8 извлечения квадратного корня 8. При этом к выходам пороговых элементов 9 через регенеративные компараторы 10 — 14 подкгпочены первыми входами схемы И 15 — 19, к каждой из которых подключены суммирующими входами соответственно реверсивные счетчики 20 — 24. Вычитающий вход предыдущего счетчика объединен с суммирующим входом последующего, а к информационным выходам первых

N-1 счетчиков информационными входами подключен коммутатор-мультиплек сор 25.

Управляющие входы коммутаторамультиплексора 25 подключены к выходам блока 26 управления коммутатором, в состав которого входит опорный генератор, делитель частоты, реверсивный двоичный счетчик и кнопки управления Пуск", Стопt, "Реверс" и

"Установка на нуль" реверсивных счетчиков 20-?4. К информационным выходам коммутатора ?5 подключен блок регистрации в цифровой форме. При этом к информационным выходам последнего реверсивного счетчика 24 подключен блок 28 цифровой индикации и через клавишный переключатель 29— схема ИЛИ ЗО, к выходу которой вторьп !, ми входами подключены схемы И.15-19.

Устройство для определения концентрации и размеров микрочастиц рабо, тает следующим образом.

При конвекции анализируемой жид кости в прозрачной кювете 2 за счет температурного градиента, формируемо го с помощью нагревательного элемента

4,«микрочастицы пересекают световой луч лазера 1. При этом осуществляют регистрацию рассеянного каждой отдельной частицей света в рабочей зоне, объем которой задается диаметром светового луча и полем зрения микроскопа 5. Причем, рабочую зону формируют в той части прозрачной кюI веты 2, в которой частицы пересекают луч лазера l практически под прямым углом.

Рассеянный частицей свет через микроскоп поступает на фотоэлектронный умножитель 6, с выхода которого усиленный усилителем 7 сигнал поступает на вход блока 8 извлечения квадратного корня, осуществляющего извлечение квадратного корня из вели чины амплитуды сигнала для того, что10

В последний счетчик 24 записываются импульсы от реперных частиц, размер которых превышает размер контролируемых микрочастиц, При этом информация на счетчике 24 непосредственно отображается с помощью. блока 28 цифровой индикации.

Коммутатор - мультиплексор 25, управляемый с помощью блока 26, служит для последовательногс опроса первых N-1 реверсивных счетчиков

20-23 с последующим выводом информации на блок 27 регистрации, либо на

ЭВИ.

Если в состав пробы перед измере-, нием вводятся реперные частицы i счетной концентрацией N, а с помощью клавишного переключателя устанавлива-. ется число N, то коэффициент пересчета определяется отношением Н /И бы сигнал на входе блока пороговых элементов 9 бып пропорционален эффективному диаметру регистрируемых частиц.

Если амплитуда сигнала на выходе блока 8 превышает пороги срабатывания, например, первого и второго пороговых элементов, срабатывают последовательно сначала первый регенеративный компаратор 10, импульс с выхода которого через первую схему И

15 поступает на суммирующий вход первого реверсивного счетчика 20, в который при этом записывается единица.

Затем срабатывает второй порого- . вый элемент и вместе с ним — второй регенеративный компаратор 11, с выхода которого через вторую схему И

16 импульс поступает на суммирующий вход второго реверсивного счетчика

21. В последнем при этом записывается единица.

Одновременно указанный импульс поступает с выхода второй схемы И 16 на вычитающий вход первого реверсивного счетчика 20, вследствие чего в нем происходит вычитание единицы, т.е. указанный счетчик возвращается в исходное состояние. Таким образом, если амплитуда сигнала на выходе квадратора 8 превьппает порог срабатывания второго порогового элемента, то единица добавляется лишь во второй реверсивный счетчик 21. Аналогично осуществляется регистрация импульсов любого уровня.

284

5 1455 и с ростом N статистическая точность повышается.

После того, как на счетчик 24 поступают И импульсов,. на выходе схе5 мы ИЛИ 30 формируется уровень логического нуля и схемы И 15-19 переста-. ют пропускать импульсы на счетчики

20-24. При этом в них записана информация, соответствующая истинной 10 концентрации микрочастиц в анализируемой жидкости, которая не зависит от скорости инвекции.

При снятии гистограммы распределения микрочастиц по размерам, на 15 ней имеет место пик, принадлежа щий эталонным частицам, размер которых лежит в диапазоне измеряемых.

Определив канал, которому принадлежит пик, соответствующий реперным 2О частицам второго рода, можно вычислить поправку на чувствительность, для чего достаточно определить отношение номера канала, в котором должны были регистрироваться реперные 25 частицы второго рода, к номеру канала, в котором они фактически зарегистрированы,и меняя, например,коэффициент усиления усилителя, добиваться при каждом измерении такой чувствительно-. 30 сти устройства, при которой реперные частицы второго рода регистрируются всякий раз в строго заданном канале..

Формула из о брет ения

1. Способ определения концентрации и размеров микрочастиц, включающий конвекционное перемешивание . 4g анализируемых микрочастиц при формировании температурного градиента, облучение пробы лазерным излучением и регистрацию интенсивности рассеянного отдельными микрочастицами света, 45 с последующей обработкой, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет учета скорости конвекции жидкости, в анализируемую пробу вводят счетное количество N< реперных частиц, плотность которых равна плотности анализируемой жидкости, а их размер превышает размер наибольших из анализируемых микрочастиц, причем по числу

N зарегистрированных реперных частиц

2 определяют коэффициент пересчета, равный отношению М /N который учитывают при обработке, 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерения эа счет обеспечения калибровки в процессе измерения, в анализируемую пробу вводят произвольное количество монодисперсных эталонных частиц, размер которых лежит в диапазоне размеров эталонных частиц, и по положению пика на кривой распределения микрочастиц по размерам от эталонных частиц определяют поправочный коэффициент на чувствительность, который учитывают при определении концентрации и размеров микрочастиц.

3. Устройство для определения концентраций и размеров микрочастиц

Э содержащее оп 1 и1ески сопряженные. лазер, прозрачную кювету с покровным стеклом, нагревательный элемент, микроскоп, фотоумножитель, выход которого соединен с входом усилителя, и блок регистрации, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, устройство дополнительно содержит блок извлечения квадратного корня, N пороговых элементов, N компараторов, N элементов И, N реверсивных счетчиков, коммутатор, блок управления коммутатором, блок цифровой индикации, клавишный переключатель и элемент ИЛИ, при этом вход блока извлечения квадратного корня соединен с выходом усилителя, выход блока извлечения квадратного корня подключен к входам пороговых элементов, выходы которых через N компараторов подклю чены к первым входам N элементов И, выходы элементов И соединены с суммирующими входами Ы реверсивных счетчиков, а вычитающие входы каждого

i-ro (где i 1,2...) реверсивного счетчика соединены с суммирующим входом i + 1 реверсивного счетчика, информационные входы (N - 1) реверсивных счетчиков подключены с информационным входам коммутатора, управ- . ляющие входы которого соединены с выходом блока управления коммутатором, выход коммутатора подключен к входу блока регистрации, информаци-. онные выходы Н-ro реверсивного счетчика подключены к блоку цифровой индикации и через клавишный переключатель к И входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами N элементов И.

1455284

Составитель Д.Громов

Техред М.Дидык

Редактор И.Касарда

Корректор JI.Ïèëèïåíêo

Заказ 2450/51

Тираж 788

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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