Способ дисперсионного анализа микрообъектов

Способ дисперсионного анализа микрообъектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

г"..текин., в-ф.,=„...сщи ( . "м тч::а М f ;. 714241

Союз Соеетскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАКИЯ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 08.07.77(21) 2507943/18 25 (5!)м. Кл.

G 01 (т 15/02 с присоединением заявки М (23) Приоритет

ЬеудератееепМ кеивтет

СССР ао далем взееретеяи» и efgpanNA

Опубликовано 05.02,80. Бюллетень М 5 (ÁÇ) УДК, . 242 (088.8) Дата опубликования описания 08.02.80 б

Г. Ф. Яскевич (72) Автор изобретения (54) СПОСОБ ДИСПЕРСИОННОГО АНАЛИЗА МИКРООБЪЕКТОВ

Исследуемые объекты находяшиеся во взвешенном состоянии или в потоке, освещают пучком света от импульсного иоточника, получают их иэображения и:измеряют размеры этих изображений, по величине смещения иэображения от импульса к импульсу и частоте повторения последних судят о скорости движения микрообъекта.

Недостатком известных способов яв ляется относительно низкая информатив остт при автоматическом анализе иэображений с использованием телевизионной техники, поскольку максимальная частота повторения импульсов света не может быть больше частоты повторения кадров (обычно — 50 Гц), что создает неудобства при исследовании малых концентраций микро- . объектов. Низкая частота повторения импульсов накладывает ограничения и на диапазон измерения скоростей движения микрообъектов. Максимальная скорость, которая может быть измерена данным способом, равна У„„ =h„. f 0,1 м/сек, 1

Изобретение относится к технике дис- персионного анализа микрообъектов и может быть использовано в различных областях нау- .. ки и техники, где требуется определение размеров, концентрации, формы, а также

5 скорости и направления движения микрообъектов,. находящихся KBK на подложке, так и во взвешенном состоянии или в потоках, например, в метеорологии для измерения дисперсного состава, а также скорости и направлений движений гидрометеоров, в механике и химии для анализа микроструктуры распыленных жидкостей и порошков, в медицине — при исследованиях амплитудных и фазовых микрообъектов.

Известен способ дисперсионного анализа микрообъектов, основанный на формировании изображений исследуемых объек- 6 тов с последующим измерением размеров этих изображений 513 .

Сущность известного способа состоит в следующем. (7!) Заявитель Научно-исследовательский институт экспериментальной метеорологии

41 4 объекта в виде светлой полосы с темной контурной линией внутри нее, измеряют отношение интенсивностей частей светлой полосы, находящихся с разных сторон от темной линии, и размера изображения по центру темной контурной линии.

Изобретение основано на том, что характер изображения, сформированного оптической системой, зависит от того, какие участки спектра объекта принимают участие в формировании изображения.

Так, если из спектра изображения исклю, чены пространственные частоты ниже (4-5) 10 Л, где Л- длина волны источника, то оно представляет собой светлую полосу (для сферических частиц полоса образует светлое кольцо) с темной контурной линией внутри нее. Эта линия точно соответствует контуру объекта.

Смещение объекта относительно плоскости наводки вызывает уменьшение контрастности этой линии, но практически не изменяет размеров изображения контура частички, при этом внутренняя и внешняя (по отношению к контурной линии) части светлого кольца ведут себя по-разному. Если:частичка находится в плоскости наводки, обе его части имеют одинаковую яркость, при смещении же ее, то м есть при )расфокусировке изображения, яркость колец зависит от направления смещения частички относительно плоскости наводки оптической системы. Так, при смещении ее в сторону объектива интенсивность внутреннего кольца оказывается выше, при смещении в противоположную сторону ярче становится внешнее кольцо (точнее внешняя часть его).

Предлагаемый способ реализуется с помощью устройства на фиг. 1; на фиг. 2 изображен вид объектов на экране.

3 7142 где h< максимальный размер поля зре-ния оптической системы;

1 „ - частота повторения кадров.

При исследовании траекторий движения скорости должны быть еще меньше.

Известен также способ дисперсионного анализа микрообъектов, включающий освещение параллельным световым пучком и измерение параметров их изображений, полученных с помощью оптической систе- 10 м мы, в фокальной плоскости которой установлен непрозрачный экран f2).

Зтот способ основан на том, что поле за частицей, помещенной на пути светового пучка, может быть представлено суперпозицией плоских волн, распространяющихся под различными углами от ее контура, иначе — угловым спектром плоских волн. Если на пути этих волн установлен объектив, то в его задней фокаль- 20 ной плоскости происходит пространственное разделение углового спектра, что позволяет путем экранировки или сдвига по фазе тех или иных его участков оп- ределенным образом модифицироватЬ . 25 изображение объекта. При освещении плос-, кой световой волной низкие пространственные частоты концентрируются вблизи оптической оси объектива, там же концентрируется и свет от источника. Уста- 30 навливая непрозрачный экран в области.. концентрации света источника, можно осуществить формирование изображения на темном поле . Если к тому же экран перекрывает только центральный порядок 35 или компоненту нулевой частоты, то

: получают изображение частиц с обращенным контрастом.

Недостатком данного способа для анализа микрообъектов, находящихся во взве- 4о шенном состоянии или в потоках, являеься сложность выделения размеров рабочего объема вдоль оптической оси системы и связанная с этим по1 решность измерений размеров и концентрации час .45 тица

Кроме того, при исследовании траекторий и скоростей движения микрообъектов оказывается невозможным определение направления их движения если траектория пересекает плоскость наводки оптической системы.

Цель предлагаемого изобретения — повышение точности измерений.

Юля этого диаметр нэпрозрачного эк-, Я рана выбирают в пределах (8-10) 10 ((— фокусное расстояние объектива), за счет чего получают изображение контура

Устройство содержит источник 1 электромагнитного излучения, блок 2 для формирования параллельного светового пучка, оптическую систему 3 формирования иэображения микрообъектов, в плоскости

Фурье которой установлен пространственный фильтр 4, отрезающий из спектра изображения частоты ниже (4-5) ° 10 Д, и системы 5 регистрации изображения (например, передающая телевизионная трубка, фотопленка и т. д.). Просчранственный фильтр представляет собой непрозрачный диск диаметром д=2 (4-5)

f 10, где т — фокусноЕ расстояние объектива.

714241

Источники информации, принячые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 545174, кл. Cj 01 и 15/02, 1977.

45 2. Гудман,Пж. В едение в Фурье оптику, М., Мир, 1970, с. 192.

Измерения проводят следующим образом.

Путем исключения из спектра Объекта пространственных частот ниже

4-5 ° 10 Л формируют иэображения объектов, находящихся в рабочем объеме, в виде темных контурных линий 6, находящихся внутри светлых полос (или колен)

7, регистрируют эти изображения, по относительной яркости внешнего и внутреннего кольца выделяют объекты, находящиеся в плоскости йаводки, размер которых в дальнейшем и определяют, измеряя расстояние между центрами контурных линий.

При определении скоростей, траекто- . рий и направлений движения объектов освещение рабочего объема осуществляют от импульсного источника света, полу« чая за время экспозиции (или кадра) серию иэображений движущегося объекта.

По расстоянию между иэображениями определяют скорость движения, направление движения определяют по изменению

25 .относительной яркости и ширины светлых колец вокруг темной контурной линии в изображении от импульса к импульсу.

Процесс измерения может бычь автоматизиро ван.

Таким образом, установка непрозрачного экрана диаметромс =(8-10) 10 fr в фокальной плоскости объектива с фокусС ным расстоянием f; формирование изображения объекта в виде светлой полосы (или кольца) с темной контурной линией внут35 ри нее, а также измерение отношения интенсивностей светлой полосы с разных ! сторон от темной контурной линии и, измерение размера объекта по ценчру этой линии позволяет: — повысить точность измерения размеров и формы микрообъектов, уменьшить погрешность измерений, связанную с разрешающей способностью устройства, поскольку размер частиц в данном случае определяется по. центру темной контурной линии, положение которого не зависит от разрешающей способносчм системы формирования и регистрации иэображения;

- повысить точносчь измерения размеров и концентрации микрообъектов эа счет более точного определения размеров рабочего объема вдоль оптической оси системы; — определячь не только траекторию, но и направление движения микрообъектов при любом их,положении относительно плоскости наводки оптической системы, Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ дисперсионноМ анализа микрообъектов, включакнцнй освещение параллельным световым пучком и измерейие параметров их изображений, полученных с помощью оптической системы, в фокальной плоскости объектива которой установлен непрозрачный экран,,о т л ич а ю m и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений, диаметр упомянутого непрозрачного экрана выбирают в пределах (8-10) ° 10 f (f — фокусное расстояние объектива), эа счет чего получают изображение контура объекта в виде светлой полосы с темной контурной линией внутри нее, измеряют отношение интенсивностей частей светлой полосы, находящихся с разных сторон от темной линии, и размер изображения объекта по центру темной контурной линии.

Ф

\ .;(714241

° е а

4 0 — — а 4

4 ° Ь

О ° 4

@юг. 2

Составитель Л. Титова

Редактор р. Павлов Техред И. Асталош - Корректор М. Пожо

Заказ 9274/3$ Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4