Кювета для визначення розмірів мікрочастинок

Реферат: Кювета для визначення розмірів мікрочастинок містить корпус, вікно для введення зондувального випромінювання, робочу камеру, вхідний та вихідний штуцери. У вхідний штуцер подачі чистого середовища, з вихідним отвором, розташованим навпроти вікна для введення зондувального випромінювання, додатково введено штуцер подачі середовища, що досліджується, розміщений на осі, яка співпадає з напрямком поширення зондувального випромінювання, з діаметром, у 8-12 разів меншим за діаметр вхідного штуцера. Закінчення вхідного штуцера виконано у вигляді зрізаного конуса. UA 90343 U (54) КЮВЕТА ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ РОЗМІРІВ МІКРОЧАСТИНОК UA 90343 U UA 90343 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до приладобудування і може знайти застосування у хімічній, мікробіологічній, фармацевтичній та інших галузях промисловості для контролю забруднення рідин мікрочастинками. Відома проточна кювета (Суда К. Прибор для анализа распределений размеров субмикронных частиц по рассеянию света. // Приборы для научных исследований. - 1980. - № 8. - С. 32-42), що містить корпус, на якому кріпиться вікно для введення лазерного випромінювання, оптичну пастку для погашення лазерного променя, оптичну пастку для погашення розсіяного випромінювання, вікно для реєстрації розсіяного світла, на яке, до корпусу кювети, фотоприймача, вхідного і вихідного штуцерів подачі середовища. Потік досліджуваної речовини вводиться в кювету через вхідний штуцер, перетинає, зону реєстрації мікрочастинок, яка формується зовнішньою оптичною системою. Частинки, в потоці середовища, перетинають освітлену зону та розсіюють світло, яке реєструється фотоприймачем. Відома кювета конструктивно складна, передбачає наявність двох оптичних пасток для послаблення розсіяного світла, а також передбачає розташування у світлонепроникному кожусі. Конструктивна складність відомої кювети робить процес її виготовлення трудомістким, що, як наслідок, збільшує її кінцеву вартість. Найближчим аналогом за технічною суттю, є проточна кювета для реєстрації мікрочастинок у рідинах, підданих високому ступеню очистки (Патент України № 30016, МПК G01N 21/03. Проточна кювета для реєстрації мікрочастинок у рідинах, підданих високому ступеню очистки/ Білий О.І., Гетьман В.Б., Печенков Г.О.; опубл. 11.02.2008, Бюл. № 3), яка містить корпус, вікно для введення зондувального випромінювання, робочу камеру, вікно для реєстрації розсіяного світла, оптичну пастку для погашення променя зондувального випромінювання, вхідний штуцер, вихідний штуцер. В кюветі, в центрі робочої камери, в області перетяжки променя, що надходить через вхідне вікно, створюється освітлена зона реєстрації. Через цю зону проходить потік середовища, що досліджується, яке надходить через вхідний штуцер. Світло, розсіяне частинками, які перетинають промінь світла, перетворюється фотоприймачем в електричний сигнал, за яким визначають кількість та розміри частинок. Світло проходить через отвір на краю робочої камери та надходить в оптичну пастку, де поглинається. Робоча камера та оптична пастка заповнені однаковим середовищем, і, в робочій камері, відсутні переходи між поверхнями з різним показником заломлення. Це дозволяє суттєво зменшити рівень оптичних шумів, і, відповідно, підвищити точність вимірювання. Недолік відомої кювети - малий динамічний діапазон розмірів мікрочастинок, що контролюються, аналіз проводиться у зоні реєстрації з нерівномірним освітленням, для проведення вимірювання потрібний великий обсяг середовища. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити кювету для визначення розмірів мікрочастинок, шляхом введення додаткового штуцера подачі середовища, що досліджується, та розташування штуцера подачі чистого середовища навпроти вікна введення зондувального випромінювання так, що потік досліджуваного середовища проходить по центру променя освітлювача паралельно до напрямку його поширення, що дасть змогу розширити діапазон визначення розмірів частинок та підвищити точність вимірювання. Поставлена задача вирішується тим, що у кювету для визначення розмірів мікрочастинок, що містить корпус, вікно для введення зондувального випромінювання, робочу камеру, вхідний штуцер, вихідний штуцер, згідно з корисною моделлю, у вхідний штуцер подачі чистого середовища, з вихідним отвором, розташованим навпроти вікна для введення зондувального випромінювання, додатково введено штуцер подачі середовища, що досліджується, розміщений на осі, яка співпадає з напрямком поширення зондувального випромінювання, з діаметром, у 8-12 разів меншим за діаметр вхідного штуцера, при цьому закінчення вхідного штуцера виконано у вигляді зрізаного конуса. Введені зміни дозволяють направити потік середовища, що досліджується, вздовж напрямку поширення променя випромінювання, по центру. Завдяки цьому досягається однакова форма сигналу розсіяного світла при проходженні частинками, завислими у середовищі, зони реєстрації, що дає змогу проводити визначення розмірів частинок за інтенсивністю розсіяного світла з малою похибкою. Фіг. 1. Схема кювети, де 1 - корпус, 2 - вікно для введення зондувального випромінювання, 3 - робоча камера, 4 - штуцер вводу середовища, що досліджується, 5 - штуцер вводу чистого середовища, 6 - вихідний штуцер. Фіг. 2. Схематичний вигляд зони реєстрації. 1 UA 90343 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Фіг. 3. Типові залежності сигналу від часу при проходженні зони реєстрації частинками різних розмірів, де А, В, С, K - криві, що відповідають різним розмірам частинок. Кювета складається з корпуса 1, вікна для введення зондувального випромінювання 2, робочої камери 3, штуцера вводу середовища, що досліджується 4, штуцера вводу чистого середовища 5, вихідного штуцера 6. Кювета працює так. Сфокусований промінь світла проходить через вікно для введення зондувального випромінювання 2, і створює в центрі робочої камери 3 освітлену зону високої інтенсивності. В області перетяжки, де промінь має мінімальний діаметр, знаходиться зона реєстрації, розсіяне світло з якої перетворюється фотоприймачем в електричний сигнал, який проходить на наступну обробку. На виході з робочої камери, світло потрапляє у вихідний отвір штуцера подачі чистого середовища 5. Форма штуцера подачі чистого середовища 5, зокрема конусна ділянка на виході, приводить до повного поглинання випромінювання в ньому, тобто він виконує функцію оптичної пастки. На виході штуцера подачі чистого середовища 5 формується потік, який проходить так, що осі поширення променя випромінювання та потоку середовища співпадають. Через штуцер вводу середовища, що досліджується, 4 в штуцер подачі чистого середовища 5, вздовж осі симетрії потоку чистого середовища подається середовище, що досліджується. При проходженні конусної ділянки штуцера вводу чистого середовища 5, пропорційно зменшується і діаметр потоку середовища, що досліджується. В робочу камеру 3 кювети надходить тонкий струмінь середовища, який проходить вздовж осі симетрії променя світла, причому його діаметр значно менший від розмірів променя в зоні реєстрації. Рідина виходить з кювети через вихідний штуцер 6. Типовий вигляд зони реєстрації та руху частинок в потоці середовища, що досліджується, зображено на Фіг. 2. Зону реєстрації вибирають так, що її один край знаходиться в області перетяжки променя. При русі, частинка проходить через область зростання інтенсивності зондуючого випромінювання. Відповідно, зростає і інтенсивність розсіяного світла. Типова картина залежності сигналу на виході фотоприймача від часу, при проходженні частинками різних розмірів через зону реєстрації зображено на Фіг. 3. При русі частинки через зону реєстрації до перетяжки, зростає інтенсивність розсіяного світла, відповідно, і сигнал на виході фотоприймача. В залежності від розміру частинки, можливі такі випадки: а - сигнал розсіяного світла перевищує поріг насичення фотоприймача Un (частинки А і В); б - сигнал розсіяного світла не перевищує порога насичення фотоприймача Un (частинки С і K). У випадку а, параметром, за яким визначають розмір частинки, є час між надходженням частинки в зону реєстрації та моментом досягнення сигналом рівня Un (t1 - для частинки A, t2 для частинки В). При зростанні розміру частинки цей час зменшується. У випадку б, параметром, за яким визначають розмір частинки, є амплітуда зареєстрованого сигналу (u1 - для частинки С, u2 - для частинки K). При збільшенні розміру частинки ця амплітуда зростає. Такий алгоритм вимірювання, реалізований у пропонованій кюветі, дозволяє збільшити діапазон контрольованих розмірів, оскільки дозволяє визначати розміри частинок, сигнал від яких перевищує рівень насичення фотоприймача. Підвищується точність вимірювання, так як середовище, що досліджується, проходить по вузькому каналу всередині променя, чим забезпечуються однакові умови освітлення різних частинок при перетині зони реєстрації. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Кювета для визначення розмірів мікрочастинок, що містить корпус, вікно для введення зондувального випромінювання, робочу камеру, вхідний штуцер, вихідний штуцер, яка відрізняється тим, що у вхідний штуцер подачі чистого середовища, з вихідним отвором, розташованим навпроти вікна для введення зондувального випромінювання, додатково введено штуцер подачі середовища, що досліджується, розміщений на осі, яка співпадає з напрямком поширення зондувального випромінювання, з діаметром, у 8-12 разів меншим за діаметр вхідного штуцера, при цьому закінчення вхідного штуцера виконано у вигляді зрізаного конуса. 2 UA 90343 U 3 UA 90343 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4