Файл: Мяздриков О.Я. Дифференциальные методы гранулометрии.pdf

Неравномерность распределения фосфора в связую­ щем диэлектрике приводит к тому, что в различных точ­ ках поверхности суспензии при одной и той же энергии шарика, параметры удара различны. Следствием этого является различие амплитуд импульсов напряжения, снимаемых с выхода ФЭУ от опыта к опыту. Некоторые выбросы достигают 100%. В связи с этим [18] был про­ веден статистический эксперимент, сущность которого сводилась к механическому возбуждению суспензии фос­ фора, повторенному при строго постоянных условиях. Выло установлено, что экспериментально . полученные гистограммы с большой степенью достоверности соответ­ ствуют кривой плотности распределения вероятностей появления импульсов данного напряжения по логариф­ мическому нормальному закону:

Знание закона распределения позволяет построить до­ верительный интервал, в котором с заданной вероятно­ стью можно ожидать появления импульса напряжения той пли иной амплитуды. На графике рис. 33 и приведе­ на зависимость наиболее вероятного значения амплиту­ ды импульса от энергии падающего шарика. Линейный характер зависимости сохраняется до некоторого крити­ ческого значения энергии Wup. Нарушение хода кривой вызвано тем,,что с увеличением энергии зона деформа­ ции выходит за пределы толщины слоя суспензии и даль­ нейшее увеличение амплитуды импульса обусловливает­ ся только ростом площади соприкосновения при ударе; только за счет этого фактора будет расти деформируе­ мый объем.

Чувствительность электролюминесцентной панели по­ вышается с увеличением концентрации зерен фосфора и

109

достигает максимума при 40—50% (рис. 34). С ростом концентрации зерен фосфора в суспензии увеличивается их число в зоне деформации, но вместе с этим уменьша­ ется н прозрачность слоя суспензии в целом.

При механическом возбуждении суспензии ударом наличие металлического электрода / (см. рис. 27) не имеет принципиального значения, но оно желательно, так как часть светового потока, распространяющегося в

ется суммарный световой поток, падающий на ФЭУ. Од­ нако чувствительность к механическому возбуждению падает с увеличением толщины металлического слоя. Характер этой зависимости показан на рис. 35.

При механическом возбуждении наблюдаются уста­ лостные явления. В качестве критерия усталости приня­ та зависимость амплитуды импульса на выходе ФЭУ от времени возбуждения (числа ударов) (рис. 36). Практи­ чески для любой суспензии характерен резкий спад чув­ ствительности в первый период времени, что, по-видимо­ му, связано с механическим разрушением кристаллов фосфора. Изменяющаяся во времени деформация слоя фосфора, возникающая в результате удара, вызывает в нем световую вспышку, которая регистрируется фотоум-

п о

ножптелем. Импульс, снимаемый с нагрузки ФЭУ, мо­ жет иметь двоякую форму. В простейшем варианте это экспонента с крутым фронтом и активной длительностью порядка 2 - Ю - 3 с. Такая форма импульса характерна для люминесцентных конденсаторов с оранжевым спект­ ром излучения. Более общий вариант — наличие двух выбросов на вершине импульса при активной длительно­ сти (4-=-7)-10~5 с. Такую форму импульса наблюдаем у

толщины d металлическо­ го электрода

люминесцентных конденсаторов с сине-зеленым спект­ ром излучения.

Определенный интерес вызывает влияние температу­ ры на чувствительность суспензии фосфора к механиче­ скому возбуждению. Этот интерес обусловлен тем, что в процессе удара в зоне деформаций может иметь место локальный разогрев и, что более существенно, могут иметь место ситуации, когда будет необходим грануло­ метрический анализ при температурах, отличных от нор­ мальных. Учитывая, что практически отсутствует теория механического возбуждения и процессы приблизительно происходят по схеме: механическое воздействие — де­ формация — возникновение зарядов на кристалле фос­ фора — электролюминесценция, при этом возникновение заряда на кристалле фосфора может быть следствием электризации или пьезоэффекта, следует проводить ис­ следования по определению влияния температуры на чувствительность к механическому возбуждению, что бу-

111

дет способствовать формированию представлений о фи­ зике протекающих процессов.

При исследованиях [42] в достаточно широком ин­ тервале температур от —50 до +200° С оценивалось по­ вышение температуры в зоне деформации в зависимости от скорости частицы, ее размера и размера зерен люми­ нофора.

Установлено, что степень нагрева практически ие за­ висит от соотношения размеров и примерно пропорцио­ нальна квадрату скорости частицы.

Исследования были проведены на установке анало­ гичной той, что изображена на рис. 32, с единственным дополнением, которое зак­ лючалось в том, что опти­ ческая связь между участ­ ком фосфора и фотокато­ дом ФЭУ осуществлялась с помощью гибкого световода.

Этим исключалось влияние температур, отличных от нормальных, на ФЭУ.

Сравнительный резуль­ тат но влиянию температур на чувствительность при ме­ ханическом и электричес­ ком (импульсами напряже­ ния) возбуждениях приведе­ на на рис. 37. Из рассмотре­

ния графиков следует, что чувствительность фосфора к ударному и электрическому возбуждениям с темпе­ ратурой меняется по различным законам: чувст­ вительность к электрическому возбуждению сравни­ тельно сильно зависит от температуры, а при ме­ ханическом возбуждении температура практически не влияет на чувствительность. Кривые, приведенные на рис. 37, носят универсальный характер для любого из исследованных фосфоров. С точки зрения практики гра­ нулометрического анализа этот факт является обнаде­ живающим, но с теоретических позиций этот факт еще не ясен.

В заключение укажем, что коэффициент преобразо­ вания механической энергии при соударении в световую крайне низок. По некоторым данным, он ие превышает

ю - 3 % .

112

4. ВАРИАНТЫ СХЕМ ДАТЧИКОВ,

Р Е А Л И З У Ю Щ И Х МЕХАНИЧЕСКОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ [29]

Принцип оптического преобразования как средство повышения чувствительности и снижения уровня помех был реализован в различных вариантах. Одной из пер­ вых была разработана схема, приведенная на рис. 38, с ускорением частиц силами электрического поля, приме­ нительно к анализу полндисперсных систем, которые по

Рис. 38. Схема датчика с ускорением частиц силами элек­

или полупроводникам. Схема предполагает проведение анализа в условиях достаточно глубокого вакуума, ко­ торый исключает потери энергии на аэродинамическое сопротивление и позволяет перейти на более высокие значения напряженности электрического поля.

Анализируемая полидисперсиая система 9 помещает­ ся на электрод 10. После сборки и откачки воздуха из внутреннего объема подается высокое напряжение на электроды 7, 5, 10, образующие двухкамерную систему. Частицы по каналу в электроде 8 постепенно перекачива-