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

рости соударения, которая в основном определяется ско­ ростью вращения диска 4. Световой поток вспышки фос­ фора от удара частицы собирается и направляется све­ товодом 2 на фотокатод ФЭУ и далее задача анализа сводится к амплитудному анализу амплитуды импуль­ сов напряжения, снимаемых с сопротивления нагрузки.

Принцип соударения частицы с вращающимся слоем суспензии фосфора не только уменьшает разброс скоро-

Рис. 42. Схема датчика с вращающимся люминофором

стей частиц к моменту соударения, т. е. положительно влияет на точность преобразования, но позволяет увели­ чить разрешение импульсного метода с оптической раз­ вязкой. Действительно, активная длительность импуль­ сов, снимаемых с сопротивления нагрузки, а импульс фактически повторяет закон изменения светового потока при соударении, заключена в пределах до 50—100 мке при времени нарастания фронта 5—10 мкс. Поэтому представляется целесообразным выделить фронт, им­ пульса, ограничив длительность регистрируемой ФЭУ части светового потока. Эта задача решена в рассматри­ ваемой конструкции, так как участок суспензии, высве­ чивающийся в процессе соударения, выводится за счет вращения диска из поля зрения световода. Ниже приве­ дены результаты экспериментальных исследований, це­ лью которых было сопоставление экспериментальных и расчетных значений сокращения длительности импульса при различных числах оборотов.

120

Эксперимент проводился при радиусе смещения цент­ ра световода и канала шприца по отношению осп враще­ ния в 100 мм при диаметре световода d=2,5 мм. Актив­ ная длительность импульсов для фосфора составом: ZnS, Си, MnS, NH4CI равнялась Ю - 4 с на уровне 0,1. Установлено, что в осуществленной конструкции не име­ ет места увеличение частиц воздушным потоком, создан­ ным вращающимся диском.

Например, понижение давления во внутреннем герме­

спектра.

Чтобы избежать нежелательного выброса зарегистри­ рованных частиц в помещение, в котором проводится анализ, на крышке 7 помещают фильтр 6.

При использовании любой из схем датчика необходи­ мо учитывать, что деформация при соударении имеет место в основном только в пределах поверхности контак­ та соударяемых тел. Следовательно, если удар будет приходиться на область слоя суспензии, занятую связую­ щим диэлектриком, то явление вспышки фосфора исклю­ чается. Принимая, что соударение равновероятно в лю­ бой точке поверхности слоя суспензии, можно допустить, что вероятность потери информации будет равна отно­ шению площади, занятой связующим диэлектриком, к площади слоя в целом. Как показывает опыт, целесооб­

С— концентрация кристаллов люминофора в сус­ пензии, %.

Таким образом, ордината гистограммы каждого из каналов должна быть умножена на некоторое постоян­ ное число 100/С. К этой операции сводится введение по­ правки.

5. МЕТОД МИКРОИСКРЫ

Оригинальным является метод с предварительным оптическим преобразованием не кинетической энергии, а энергии электрического поля частицы в световую

121

вспышку1 . Известный факт о том, что изменение знака макрозаряда может иметь место и до момента его кон­ такта с электродом был исследован для различных зна­ чений напряжений на электродах, различных размеров частиц и т.д. Эксперименты сводились к регистрации

d.v/du 0,2 г

Принципиальная схема соответствующей установки приведена на рис. 43. При подаче напряжения частица 4 входит в автоколебательный режим, и каждый акт изме­ нения знака заряда при подлете к полупрозрачному электроду 2, сопровождающийся световой вспышкой от микроискры, регистрируется ФЭУ. Импульсы с выхода ФЭУ имеют экспоненциальный характер с временем на­ растания порядка Ю - 7 с. Анализ амплитуд импульсов от одной и той же частицы приводит к дифференциальному распределению в довольно широком интервале значений напряжений дискриминации. Нормированное распределе­ ние приведено на рис. 44. Распределение не симметрич­ но относительно наиболее вероятного значения ампли­ туды, но существенно, что наиболее вероятное значение амплитуды импульса пропорционально приложенной к электродам 3 и 5 разности потенциалов. Установлено, что характер излучения зависит от химической природы

122

пленки и ее толщины. По-видимому, оптимальным вари­ антом служит полупроводниковое покрытие типа SnCv Поэтому необходимо определение разрешающей спо­ собности, которая оценивается значением порядка 100%. Это нельзя признать, как удовлетворительный результат. Однако если учесть, что амплитуда световой вспышки пропорциональна энергии искрового разряда, а полуэм­ пирическая зависимость последней от радиуса г частицы

имеет вид:

Последнее выражение показывает, что разрешающая способность по размерам частиц будет значительно вы­ ше 100%.

Разброс интенсивности искрового разряда зависит и от газовой среды; для водорода он наименьший. Этот путь является одним из путей повышения разрешения. Метод микрометра реализован в конструкции, схематически изображенной на рис. 45. Как следует из рисунка, систе­ ма инжекции является трехэлектродной. На эти элект­ роды от высоковольтного делителя подается последова­ тельно уменьшающаяся разность потенциалов U2>U3>

Величины этих разностей потенциалов подбираются экспериментально так, чтобы обеспечить максимальную дезагрегацию анализируемых частиц и попадание всех частиц, прошедших сетку 5, на регистрирующий элект­ род 6. Сетка электрода 3 регулирует скорость поступле­

движения, что способствует процессу дезагрегации. Час­

направлении. Таким образом, в повторном анализе они не принимают участия. Такая система инжекции удов­

гл. I I , эта система инжекции дает отрицательный резуль-

123

тат: напряженности электрического поля еще не доста­ точны, а в данной конструкции инжектора они не могут быть увеличены, так как ограничены электрической проч­ ностью в межэлектродных областях. Основным элемен­ том в устройстве (рис. 45) является регистрирующий электрод 6, который выполняется из стекла или полиметилметакрилата в форме полусферы или закругленного

ной анализируемой партии. Но это несущественно, если принять, что эффективность регистрации практически не зависит от размера регистрируемой частицы.

Рассмотренное устройство обеспечивает преобразо­ вание вида энергии поля частицы — амплитуда импуль­ са. Но для того чтобы перейти к распределению по раз­ мерам, необходимо знать зависимость энергии от разме­ ра. В этом случае нельзя ориентироваться на выражение (225), так как разряд частицы на кромке соответствует значительно большим напряженностям электрического поля, по сравнению с напряженностями для плоскопа­ раллельных электродов. Экспериментальное определе­ ние этой зависимости достаточно сложно ввиду того, что

124