RU2037806C1 - Method and device for determining the number of submicrometer particles suspended in transparent liquids - Google Patents
Method and device for determining the number of submicrometer particles suspended in transparent liquids Download PDFInfo
- Publication number
- RU2037806C1 RU2037806C1 SU5064715/25A SU5064715A RU2037806C1 RU 2037806 C1 RU2037806 C1 RU 2037806C1 SU 5064715/25 A SU5064715/25 A SU 5064715/25A SU 5064715 A SU5064715 A SU 5064715A RU 2037806 C1 RU2037806 C1 RU 2037806C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working volume
- liquid
- particles
- chamber
- pressure
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области контроля концентрации твердых частиц в жидкостях, в частности к оптическим способам контроля и устройствам для определения концентрации частиц, взвешенных в прозрачных жидкостях, и может быть использовано для контроля чистоты жидких технологических сред и определения количества и размеров содержащихся в них частиц в электронной, фармацевтической, химической промышленности, биологии и т.д. Средами могут быть прозрачные жидкости, например вода, водные растворы, органические жидкости и растворы в них, а также сжиженные газы. The invention relates to the field of monitoring the concentration of solid particles in liquids, in particular to optical control methods and devices for determining the concentration of particles suspended in transparent liquids, and can be used to control the purity of liquid process media and determine the number and size of particles contained in them in electronic pharmaceutical, chemical industry, biology, etc. Media can be transparent liquids, such as water, aqueous solutions, organic liquids and solutions in them, as well as liquefied gases.
Широко известны оптические способы контроля содержания частиц в прозрачных жидкостях по регистрации ослабления луча света при пересечении его отдельными частицами, по регистрации рассеянного частицами света, по регистрации диаграммы рассеянного света от многих частиц, регистрации флуктуаций интенсивности рассеянного частицами излучения и устройства для осуществления этих способов. В этих способах и устройствах контролируемая жидкость протекает через рабочий объем с прозрачными окнами или через капилляр, освещается потоком света. Изменение потока света, поглощаемого частицами или рассеянного частицами, взвешенными в жидкости, регистрируется светочувствительным приемником, преобразуется в электрический сигнал, который анализируется соответствующим устройством. Optical methods for controlling the content of particles in transparent liquids are widely known by detecting the attenuation of a light beam when it is intersected by individual particles, by detecting scattered light by particles, by registering a scattered light pattern from many particles, by registering intensity fluctuations of the radiation scattered by particles and a device for implementing these methods. In these methods and devices, the controlled fluid flows through the working volume with transparent windows or through the capillary, illuminated by a stream of light. A change in the light flux absorbed by particles or scattered by particles suspended in a liquid is recorded by a photosensitive receiver, converted into an electrical signal, which is analyzed by an appropriate device.
Известные оптические способы имеют основным недостатком практические трудности, возникающие при выявлении взвешенных в жидкости частиц, имеющих размеры меньше 0,2 мкм и концентрацию меньше 102 частиц/см3.Known optical methods have the main drawback of practical difficulties arising from the detection of particles suspended in a liquid having a size of less than 0.2 μm and a concentration of less than 10 2 particles / cm 3 .
Наиболее близким по сущности к заявляемым способу и устройству для его осуществления являются оптический способ определения количества частиц, взвешенных в жидкости, по регистрации света, рассеянного частицами, и соответствующее устройство. The closest in essence to the claimed method and device for its implementation are the optical method for determining the number of particles suspended in a liquid by detecting light scattered by particles, and the corresponding device.
Известный способ заключается в формировании непрерывного или импульсного потока контролируемой жидкости через рабочий объем, освещение рабочего объема потоком света, сбора света, рассеянного на частицах, взвешенных в жидкости, регистрации его светочувствительным приемником интегрально или подсчетом фотоэлектронным счетчиком. The known method consists in forming a continuous or pulsed flow of a controlled fluid through a working volume, lighting the working volume with a stream of light, collecting light scattered by particles suspended in a liquid, registering it integrally with a photosensitive receiver, or counting with a photoelectronic counter.
Известное устройство содержит систему формирования непрерывного или импульсного потока жидкости через рабочий объем, зону контроля с герметизированными прозрачными окнами, осветитель для ее освещения, светочувствительный приемник для регистрации света, рассеянного частицами, взвешенными в жидкости, систему интегрального фотометрирования или фотоэлектронный счетчик для регистрации света, рассеянного отдельными частицами, подсчета их количества и определения размеров. The known device comprises a system for generating a continuous or pulsed fluid flow through the working volume, a control zone with sealed transparent windows, an illuminator for its illumination, a photosensitive receiver for detecting light scattered by particles suspended in a liquid, an integrated photometry system or a photoelectronic counter for detecting light scattered individual particles, counting their number and determining the size.
Недостаток известного способа заключается в трудностях, возникающих при выявлении и регистрации частиц размером меньше длины волны света. С уменьшением размеров их, особенно при малых концентрациях, они не могут быть выявлены. The disadvantage of this method lies in the difficulties encountered in the identification and registration of particles smaller than the wavelength of light. With a decrease in their size, especially at low concentrations, they cannot be detected.
Недостаток известных устройств, основанных на осуществлении способа-прототипа, состоит в том, что они не в состоянии выявлять частицы размером меньше 0,2 мкм. A disadvantage of the known devices based on the implementation of the prototype method is that they are not able to detect particles smaller than 0.2 microns.
Для обеспечения возможности выявления частиц размером 0,01-0,2 мкм используется известное физическое явление растворения газа в жидкости под давлением и образования и роста пузырьков газа, растворенного в жидкости, при уменьшении давления. Известно, что образование и рост пузырьков происходит на частицах, взвешенных в жидкостях, при этом время выделения и роста пузырьков газа составляет 10-6 10-3 с.To enable detection of particles with a size of 0.01-0.2 μm, the well-known physical phenomenon of gas dissolution in a liquid under pressure and the formation and growth of gas bubbles dissolved in a liquid with a decrease in pressure is used. It is known that the formation and growth of bubbles occurs on particles suspended in liquids, while the release and growth of gas bubbles is 10 -6 10 -3 s.
Сущность изобретения заключается в том, что по способу определения количества частиц, взвешенных в прозрачных жидкостях, включающему формирование непрерывного или импульсного потока контролируемой жидкости через рабочий объем, освещение рабочего объема потоком света, сбор рассеянного света, регистрацию его светочувствительным приемником интегрально или фотоэлектрическим счетчиком, согласно изобретению к контролируемой жидкости добавляют индикаторный газ и растворяют его в жидкости путем повышения давления смеси, затем вызывают выделение пузырьков индикаторного газа на частицах, взвешенных в жидкости, путем снижения давления в потоке жидкости в рабочем объеме и светочувствительным приемником по рассеянному на пузырьках газа свету определяют количество и размер частиц, при этом температуру смеси выбирают из условия обеспечения оптимальных условий растворения и выделения пузырьков газа. The essence of the invention lies in the fact that according to the method of determining the number of particles suspended in transparent liquids, including the formation of a continuous or pulsed flow of a controlled fluid through a working volume, lighting the working volume with a stream of light, collecting scattered light, registering it with a photosensitive receiver integrally or photoelectric meter, according to According to the invention, indicator gas is added to the controlled liquid and dissolved in the liquid by increasing the pressure of the mixture, then the division of the indicator gas bubbles on particles suspended in the liquid, by reducing the pressure in the liquid flow in the working volume and the light-sensitive receiver, the number and size of particles are determined by the light scattered on the gas bubbles, while the temperature of the mixture is selected from the conditions for ensuring optimal conditions for the dissolution and release of gas bubbles .
В предлагаемом способе введены дополнительные операции, которые приводят к образованию пузырьков индикаторного газа на частицах, взвешенных в жидкости. Размер этих пузырьков в 103-104 раз больше размера минимальных частиц. Выявление частиц минимального размера производится в отличие от известного способа не по свету, рассеянному непосредственно частицами, а по свету, рассеянному на пузырьках индикаторного газа, выросших на частицах. В этом отличие предлагаемого способа от известного.In the proposed method, additional operations are introduced that lead to the formation of indicator gas bubbles on particles suspended in a liquid. The size of these bubbles is 10 3 -10 4 times the size of the minimum particles. The detection of particles of a minimum size is made, in contrast to the known method, not by the light scattered directly by the particles, but by the light scattered by the indicator gas bubbles grown on the particles. This is the difference of the proposed method from the known.
Для осуществления предлагаемого способа устройство для определения субмикронных частиц, взвешенных в прозрачных жидкостях, содержащее систему формирования потока жидкости через рабочий объем, зону контроля с герметизированными прозрачными окнами, осветить зоны контроля и светочувствительный приемник для регистрации рассеянного света, электрически соединенный с системой интегрального фотометрирования и с фотоэлектронным счетчиком, дополнительно содержит камеру для сжатого индикаторного газа и камеру для растворения индикаторного газа в контролируемой жидкости под давлением, соединенные между собой посредством клапана, а также камеру для импульсного сброса давления с вмонтированным в нее поршнем с мембраной, причем рабочий объем с одной стороны сообщается с камерой для растворения индикаторного газа, а с другой с камерой для сброса давления, на входе в рабочий объем и на выходе из камеры для сброса давления установлены диафрагмы, обеспечивающие перепад давлений в рабочем объеме. To implement the proposed method, a device for determining submicron particles suspended in transparent liquids, containing a system for generating a fluid flow through the working volume, a control zone with sealed transparent windows, illuminate the control zones and a photosensitive receiver for recording scattered light, electrically connected to an integrated photometric system and with photoelectron counter, further comprises a chamber for compressed indicator gas and a chamber for dissolving the indicator about gas in a controlled fluid under pressure, interconnected by means of a valve, as well as a chamber for pulse pressure relief with a piston mounted in it with a membrane, and the working volume on one side communicates with a chamber for dissolving the indicator gas, and on the other with a chamber for discharge pressure, at the inlet to the working volume and at the outlet of the chamber for pressure relief, diaphragms are installed that provide a differential pressure in the working volume.
Измерения производят по свету, рассеянному на пузырьках индикаторного газа, растущих на частицах, в отличие от известных устройств, в которых измерения производятся по свету, рассеянному собственно частицами. Существенное увеличение размеров пузырьков индикаторного газа (10-1 мм), растущих на частицах с минимальным размером (10-2 мкм), снимает ограничения, накладываемые волновой природой света и позволяет выявлять частицы размером более 10-2 мкм. Динамика роста пузырьков при изменении параметров раствора газа в жидкости позволяет определять величину частиц, на которых происходит рост пузырьков, и их количество.The measurements are made according to the light scattered from the indicator gas bubbles growing on the particles, in contrast to the known devices in which the measurements are made from the light scattered by the particles themselves. A significant increase in the size of the indicator gas bubbles (10 -1 mm) growing on particles with a minimum size (10 -2 microns) removes the restrictions imposed by the wave nature of light and allows the detection of particles larger than 10 -2 microns. The dynamics of the growth of bubbles when changing the parameters of the gas solution in the liquid allows you to determine the size of the particles on which the growth of bubbles occurs, and their number.
На чертеже приведена схема одного из вариантов устройства для осуществления предлагаемого способа. The drawing shows a diagram of one embodiment of a device for implementing the proposed method.
Устройство состоит из входного патрубка 1 с клапаном, камеры 2 с индикаторным газом с клапаном 4, камеры 3 для растворения индикаторного газа, диафрагм 5, зоны 6 контроля, камеры 7 для импульсного сброса давления, поршня 8 с мембраной, привода 9 поршня, выходного патрубка 10 с клапаном, осветителя 11, коллиматора 12, окон 13 рабочего объема, объектива 14, фотоэлектронного умножителя 15, интегрального фотометра 16, формирователя 17 импульсов, счетчика и анализатора 18. The device consists of an inlet pipe 1 with a valve, a
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Через входной патрубок 1 жидкость (например, вода) поступает в камеру 3 для растворения индикаторного газа (например, азота), добавляемого из камеры 2 через клапан 4. Индикаторный газ растворяется в контролируемой жидкости под давлением порядка 102 ата в этой камере. Через диафрагму 5 контролируемая жидкость с растворенным газом поступает в рабочий объем и проходит через зону 6 контроля. В камере 7 для импульсного сброса давления поршень 8 с мембраной посредством привода 9 перемещаются, давление в этом объеме и в зоне контроля падает до заданной величины порядка 1-10 атм по выбранной программе, позволяющей варьировать характеристики роста пузырьков на частицах различных размеров. На частицах, взвешенных в жидкости, начинается рост пузырьков. Диаметр пузырьков, выросших на частицах, имеет размер 10-1 10-2 мм, что соответствует увеличению геометрических размеров выявляемых частиц в 104 раз. Это не только облегчает задачу оптического определения количества частиц, взвешенных в жидкости, но и делает ее принципиально возможной для частиц размером меньше 0,2 мкм. Динамика роста пузырьков в зависимости от величины и изменения давления в растворе индикаторного газа в контролируемой жидкости позволяет определить величину частиц размером от 0,01 мкм и выше. Перемещение жидкости от входного патрубка 1 с клапаном к выходному патрубку 10 с клапаном обеспечивается разностью давлений. При необходимости входной и выходной клапаны могут быть закрыты в момент растворения газа и импульсного сброса давления в рабочем объеме.Through the inlet pipe 1, a liquid (for example, water) enters the chamber 3 to dissolve the indicator gas (for example, nitrogen) added from the
Растущие в зоне 6 контроля пузырьки газа освещаются осветителем 11 через коллиматор 12 и окна 13 рабочего объема. Свет, рассеянный на пузырьках индикаторного газа, через окно рабочего объема собирается объективом 14 на фотоэлектронный умножитель 15, преобразуется в электрический сигнал, пропорциональный количеству пузырьков в зоне контроля при интегральных измерениях с концентрацией частиц, большей 104 частиц/см3. Это осуществляется с помощью фотометра 16, электрически соединенного с фотоэлектронным умножителем 15. В этом режиме отключены формирователь 17 импульсов, счетчик и анализатор 18. При меньших концентрациях блоком 17 формируются импульсы и число пузырьков и их размер подсчитывается и определяется фотоэлектронным счетчиком с анализатором 18 количества и размера частиц, взвешенных в жидкости. Счетчик и анализатор 18 также электрически соединены с фотоэлектронным умножителем 15. При работе в этом режиме отключается интегральный фотометр 16. По предварительным данным при растворении азота в воде при давлении 100 атм в объеме менее 1 см3 и сбросе давления до атмосферного пузырьки газа образуются на частицах, больших 0,03 мкм.The gas bubbles growing in the
Использование предлагаемых способа определения количества субмикронных частиц, взвешенных в прозрачных жидкостях, и устройства для его осуществления расширяет возможности исследования технологических сред, что позволяет улучшить качество изготовляемых изделий в микроэлектронике и продукции фармацевтической и химической промышленности. Using the proposed method for determining the amount of submicron particles suspended in transparent liquids and a device for its implementation expands the possibilities of studying technological environments, which improves the quality of manufactured products in microelectronics and pharmaceutical and chemical products.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5064715/25A RU2037806C1 (en) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | Method and device for determining the number of submicrometer particles suspended in transparent liquids |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5064715/25A RU2037806C1 (en) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | Method and device for determining the number of submicrometer particles suspended in transparent liquids |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2037806C1 true RU2037806C1 (en) | 1995-06-19 |
Family
ID=21614466
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5064715/25A RU2037806C1 (en) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | Method and device for determining the number of submicrometer particles suspended in transparent liquids |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2037806C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2796124C2 (en) * | 2020-11-03 | 2023-05-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Device for determining the size of nanoparticles in a turbulent air flow depending on the effect of changes in their total concentration |
-
1992
- 1992-06-30 RU SU5064715/25A patent/RU2037806C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Банников В.С. и др. Приборы контроля содержания частиц в жидкостях, применяемых в производстве ИС. Электронная промышленность, вып.7, 1986, с.48-50. * |
Чистые помещения. Под ред.И.Каякавы. М.: Мир, 1990, с.430-440. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2796124C2 (en) * | 2020-11-03 | 2023-05-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Device for determining the size of nanoparticles in a turbulent air flow depending on the effect of changes in their total concentration |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI70481B (en) | FOER FARING PROCESSING OF CELLVOLYMEN | |
US3713743A (en) | Forward scatter optical turbidimeter apparatus | |
Liu et al. | Analytical chemistry in a drop | |
US5420432A (en) | Organic pollutant monitor | |
US3528779A (en) | Chemiluminescent method of detecting ozone | |
US5456102A (en) | Method and apparatus for particle counting and counter calibration | |
CN103630509A (en) | On-line pesticide concentration detection device and method | |
US3973189A (en) | Hematology system | |
DE69319184D1 (en) | Liquid contamination sensor | |
WO2007128684A1 (en) | Method to detect states of anemia present in a blood sample | |
US4157499A (en) | Blood cell counter having dual testing heads | |
JPH0323858B2 (en) | ||
GB1161916A (en) | Monitoring of a Contaminant in a Liquid | |
RU2037806C1 (en) | Method and device for determining the number of submicrometer particles suspended in transparent liquids | |
EP0036000A1 (en) | Continuous flow automatic chemical analysis systems and components for use therein | |
US4226532A (en) | Device for granulometric analysis of particles in fluids | |
US3163699A (en) | Sampling apparatus for flame photometer | |
Costa-Fernández et al. | Portable fibre optic oxygen sensor based on room-temperature phosphor escence lifetime | |
Caldin et al. | A stopped-flow apparatus with temperature control, fibre optics, and chemically inert flow system | |
US3284164A (en) | Apparatus for automatic analyzing | |
Skinner et al. | Determination of potassium by an automatic ultraviolet absorptiometric method | |
Andrew et al. | The determination of hydrogen sulphide in the atmosphere | |
JPS59102139A (en) | Blood corpuscle counter | |
RU2797643C1 (en) | Formaldehyde gas analyzer | |
JPH01118747A (en) | Particle analyzer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050701 |