Устройство для анализа микрочастиц

Устройство для анализа микрочастиц

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсних

Социапнстичесних

Республнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

ы ьвто скомм свидетильствю

<н883708 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 2611.79 (21) 2844245/18-25

{53)М. Кл.

6 01 и 15/02 с присоединением заявки Ио (23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 2 31 1 81. бюллетень 89 4 3

Дата опубликования описания 231181 (5З) НЖ535 ° 242 (OSS.8) Ю. Т. Калинин, В. Д. Лысов, А. И. Иачульский, А. Н. Мезенцев и В. С. Тюрин (72) Айторы изобретения -к- )МЯЮ

I .сев, . ., . и»

Исесоювнын наунно-исследовательские институт - .."..".",- у r 4, биологического приборостроения

;1 в °

I (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА МИКРОЧАСТИЦ

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для выделения заданных типов частиц непосредственно в струе отбираемой пробы на фоне примесей.

Известны устройства — фотоэлектрические счетчики аэрозольных частиц, содержащие камеру, блок отбора пробы, блок формирования пучка света, регистрирующее устройство. В этих счетчиках регистрируется свет, рассеянный частицей под некоторым фиксированным углом и по амплитуде полученного сигнала определяется размер частиц 11J.

Однако из-за сложной зависимости величины рассеянного света от параметров (размера, форьи, показателя преломления) частицы и угла рассеяния эти устройства имеют низкую точность и не позволяют однозначно связать зарегистрированный сигнал с какой-либо частицей.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для анализа микрочастиц, содержащее камеру, соединенную с блоком генерации и формирования пучка света, фотодетекторы, устаиовленные в корпусе камеры, усилители, соединенйые с фотодетекторами Г2 .

Недостатком .известного устройства является то, что регистрация и обработка сигналов с целью классификации частиц разделены во времени, и для обработки сигналов необходимо хранить в памяти ЭВМ наборы интенсивностей от эталонных частиц.

10 .Кроме того, устройство предназначено для классификации частиц в пробах, содержащих заданные типы частиц, без посторонних мешающих примесей.

15 Цель изобретения — экспрессное определение относительного содержания заданных типов частиц в аэрозолях на фоне мешающих примесей.

Поставленная цель достигается тем, 29 что в устройство, содержащее камеру, соединенную с блоком генерации и формирования пучка света и блоком отбора пробы и формирования струи аэро.золя, фотодетекторы, установленные

25 в корпусе камеры, усилители, соединенные с фотодетекторами, введены счетчик импульсов рассеянного света, аналоговый вычислитель, блок амплитудного анализа, блок двоичной

39 матрицы, блок регистрации заданных

883708

25 типов частиц, схема сброса матрицы в исходное состояние, при этом счетчик импульсов рассеянного света через соответствующий усилитель соединен с одним из фотодетекторов, входы аналогового вычислителя соединены с выходами усилителей, а выходы соединены со входами блока амплитудного анализа, выходы которого соединены с вхо- . дами блока двоичной матрицы, выходы которой соединены со входами блока регистрации частиц заданных типов, а вход схемы сброса матрицы соединенс указанным фотодетектором, а выход— со входом сброса блока двоичной мат-рицы. .15

Введение счетчика импульсов рассеянного света, соединенного с одним из фотодетекторов, позволяет определить счетную концентрацию всех частиц, содержащихся в пробе.

Аналоговый вычислитель, блок амплитудного анализа, блок двоичной матрицы позволяют определить каждую частицу, относящуюся к заданным типам, а блок регистрации частиц заданных типов позволяет провести их подсчет. Схема сброса матрицы обеспечивает непрерывный. режим регистрации частиц заданных типов.

На чертеже показана блок-схема устройства для анализа мгкрочастиц.

Устройство содержит камеру 1 с фотодетекторами 2, блок 3 отбора пробы и формировайия струи аэрозоля, блок 4 генерации и формирования пучка света, усилители 5 сигналов фотодетекторов, аналоговый вычислитель б, блок 7 амплитудного анализа, блок 8 двоичной матрицы, блок

9 регистрации частиц заданных типов, счетчик 10 импульсов рассеянного света, схему 11 сброса матрицы. 4О

Устройство работает следующим образом.

Струя аэрозоля, подаваемая в камеру 1 из блока 3, пересекает пучок света, сформированный в блоке 45

4. При попадании частицы в рабочий объем, образованный пучком света и струей аэрозоля, возникает импульс рассеянного света, регистрируемый фотодетекторами 2. Сигналы с фотодетек- Я} торов усиливаются усилителями 5, причем сигнал от одного из фотодетекторов запускает счетчик 10 импульсов рассеянного света, который измеряет счетную концентрацию частиц. Сигнал 55

U>, U> ..., V> c выходов усилителей поступает в аналогово и вычислитель 6, где осуществляется их преоб,разование вида Оа -g(U>„, U>,,--0„), Ф где О а, — выходйое йапряжение на

3 -выходе аналогового вычислителя; бО

U †сигнал на выходе усилителя.

Например, аналоговый вычислитель может выполнят операции

-U iU +, iU аь„ 65

B частности, аналоговый усилитель может осуществлять операцию U аЬi

= aug где а — постоянное число.

Аналоговые сигналы с выхода вычислителя поступают в блок 7 .амплитудного анализа, причем каждый выход вычислителя соединен с соответствующей ему схемой квантования по уровню. На одном из выходов каждой схема квантования формируется логический сигнал, причем номер выхода, на котором формируется этот сигнал, однозначно связан с уровнем напряжения, приложенного ко входу схемы. Таким образом, каждый номер выхода схема квантования, на котором появляется логический сигнал, соответствует определенному значению функци" ональной связи между характеристиками индикатрисы рассеяния, т.е. определенному признаку частицы.

Выходы каждой схема квантования, блока амплитудного анализа связаны с элементами одного столбца матрицы, что обеспечивает запись некоторого признака частицы, пролетающей через рабочий объем камеры, в одном иэ элементов каждого столбца. Выбором некоторой совокупности функциональных связей между характеристиками индикатрисы рассеяния и соответствующих им уровней квантования обеспечивают такую работу устройства, что для каждого типа заданных частиц совокупность их признаков записывается в виде заполнения логическими сигналами определенной строки матрицы.

Элементы каждой строки матрицы соединены со входом соответствующего им счетчика блока регистрации частиц заданных типов. В случае заполнения всех элементов некоторой строки матрицы логическими сигналами, в счетчик, связанный с этой строкой будет записана логическая единица, т.е. зафиксирован факт пролета частицы заданного типа.

При попадании в рабочий объем частицы другого типа, логическими сигналами заполнится другая строка матрицЫ, и факт ее пролета будет зафиксирован в другом счетчике, связанном с этой строкой.

Таким образом, будет сосчитано общее количество содержащихся в пробе частиц и количество данных "К" типов частиц.

I1 р и м е р . В таблице представлены параметры сферических частиц ь и их сигналы в относительных единицах под углами, близкими к 0 и 180 и под углом 90

883708

0,17

1,3

0,22

0,18

0,11

1,4

0,17

0,84

1,5

0,21

1,6

0,21

1,9

1,8

0,11

2 9

2,0

1 1

0 1

1 0

1 0

1 0

0 0

0 0

0

1

1

1 вид

Формула изобретения

Выделение указанных в таблице частиц можно осуществить и использование в блоке арифметики только тождественных преобразований U = U< и с помощью матрицы размерности 7хЗ.

Например, при попадании в рабочий объем частицы 9 1 матрица будет иметь

Единицами заполнится первая стро-.

35 ка, соответствующая первой частице, поэтому сработает соответствующий счетчик. Наличие единиц в других строках свидетельствует о том, что сигналы от разных частиц под одним 40 углом совпадают, но сочетание трех углов дает однозначное определение каждой частицы.

В данном примере рассмотрен простейший случай, при котором в блоке 45 арифметики выполнялись только тождественные преобразования сигналов.

Однако для решения конкретных задач может потребоваться существенное увеличение количества аналоговых преоб- 5р разований и, следовательно, увеличение количества столбцов в матрице.

Примеры обоснования возможных преобразований.

1. Сумма си гналов под всеми углами регистрации позволяет более точно определять размер частицы.

2. Отношение сигналов 3 о /3 8>o чувствительно к показателю преломления частицы. 60

3. Отношение сигналов Зов /19р чувствительно к показателю поглощения частицы.

Для решения конкретных задач THB аналоговых преобразователей и ранг 5 применяемых матриц может быть весьма разнообразен.

Одним из самых простых, успешно осуществленных на практике, является разделение частиц на два класса: сферические и несферические по одному признаку — величине отношения компонент рассеянного света, поляризованных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, причем падакщий пучок линейно поляризован, в этом случае матрица имеет один столбец и две строки!

3„/3 < <10 - ?????????????????????????? q>

Предлагаемое устройство может найти применение для определения относительно. содержания заданных типов частиц на фоне мешающих примесей при исследовании аэрозолей, контроле различных технологических процессов.

Устройство для анализа микрочастиц, содержащее камеру, соединенную с блоком генерации и формирования пучка света и блоком отбора пробы и формирования струи аэрозоля, фотодетекторы, установленные в корпусе камеры, усилители, соединенные с фотодетекторами, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью экспрессного определения относительного содержания заданных типов частиц в аэрозолях на фоне мешающих примесей, в него введены счетчик импульсов рассеянного света, аналоговый вычислитель, блок амплитудного анализа, блок двоичной матрицы, блок регистрации заданных типов частиц, схема сброса матрицы в исходное состояние, при этом счетчик импульсоВ рассеянного света через соответствую883708

Составитель А. Шуров

Техред С.Мигунова Корректорl4. демчик

Редактор П. Ортутай

Заказ 10211/64 Тираж 910 Подписное

ВЙИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ций усилитель соединен с одним из фотодетекторов, входы аналогового вычислителя соединены с выходами усилителей, а выходы соединены со входами блока амплитудного анализа, выходы которого соединены со входами блока двоиЧной матрицы, выходы которой, в свою очередь, соединены со входами блока регистрации частиц заданных типов, а вход схемы сброса матрицы соединен с укаэанным фотодетектором, а выход — со входом сброса блока двоичной матрицы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Описание отечественного счетчика А3-5М, .1971.

2. Патент США, Р 3624835, кл. 356-103, опублик. 1971 (прототил).