SU972379A1 - Method of and device for measuring suspension particle electrokinetic parameters - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЧАСТИП СУСПЕНЗИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(54) METHOD OF MEASUREMENT OF ELECTROKINETIC PARAMETERS PART OF SUSPENSIONS AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

1one

Изобретение относитс  к физико-химическому анализу дисперсных систем, в частности к измерению электрофоретичес кой подвижности частиц, и может быть использовано в исследовании воды, почв, в медицине и при обогащении полезных ископаемых.The invention relates to the physicochemical analysis of disperse systems, in particular, to the measurement of the electrophoretic mobility of particles, and can be used in the study of water, soil, in medicine and in the enrichment of minerals.

Известен способ определени  электрофоретической подвижности частиц суспензий путем фиксации на микрофотографии амплитуды и частоты их вьшужденных .колебаний в переменном электрическом поле 1 .There is a known method for determining the electrophoretic mobility of suspension particles by fixing on the micrograph the amplitude and frequency of their pronounced oscillations in an alternating electric field 1.

Указанный способ характеризуетс  недостаточной точностью и длительностью измерени  вследствие косвенного (по фотографии) нахождени  определ емого параметра.This method is characterized by insufficient accuracy and duration of measurement due to the indirect (from the photograph) finding the parameter to be determined.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ измерени  электрокинетических параметров частиц суспензий, включающий воздействие на освещенную частицу,посто нного электрического пол  и регистрацию светового импульса, исход щего от частицы, при нахождении последней в поле зрени  детектора.Closest to the present invention is a method for measuring the electrokinetic parameters of particles of suspensions, including the effect on an illuminated particle, a constant electric field and the detection of a light pulse emanating from the particle, while the latter is in the field of view of the detector.

При этом используетс  устройство, содержащее электрофоретическую  чейку с электродами, соединенными с источником посто нного напр жени , осветитель, микроскоп , сфокусированный электрофоретической  чейки, фотоэлектрический детектор, соединенный через усилитель с регистрирующим устройством 2 .A device comprising an electrophoretic cell with electrodes connected to a constant voltage source, an illuminator, a microscope, a focused electrophoretic cell, a photoelectric detector connected through an amplifier to a recording device 2 is used.

10ten

Недостатком способа и используемого устройства  вл етс  то, что они могут быть использованы дл  измерений в дисперсных системах с очень низкой концентрацией частиц. В противном случае будет The disadvantage of the method and the device used is that they can be used for measurements in dispersed systems with a very low concentration of particles. Otherwise there will be

15 происходить одновременное воздействие .на фотоэлектрический детектор нескольких частиц.15, simultaneous exposure to the photoelectric detector of several particles occurs.

Цель изобретени  - расщирение диапазона использовани  способа в области The purpose of the invention is to expand the range of use of the method in the field of

20 высоких концентраций суспензий.20 high concentrations of suspensions.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу измерени  электрокинет1гческих параметров частиц суспензий , включающему воздействие на освещенную частицу посто нного электрического пол  и регистрацию светового имн пульса, исход щего от частицы, при нахождении последней в поле зрени  детектора , измен ют пол рность приложенного напр жени  на врем  нахождени  частицы в поле зрени  детектора и по частоте переключений за определенный отрезок времени суд т об искомом параметре .This goal is achieved by the fact that, according to the method of measuring the electrokinetics parameters of suspension particles, including the effect on the illuminated particle of a constant electric field and the recording of a light pulse emanating from the particle, when the latter is in the field of view of the detector, the polarity of the applied voltage changes the time the particle is in the field of view of the detector and the switching frequency for a certain period of time is judged on the desired parameter.

В устройстве дл  измерени  электрокинетических параметров частиц суспензий , содержащем электрофоретическую  чейку с электродами, соединенными с источником пбсто нного напр жени , осветитель , микроскоп, сфокусированный внутрь электрофоретической  чейки, фотоэлектрический детектор, соединенный через усилитель с регистрирующим устройством , фотоэлектрический детектор оптически совмещен с микроокопом через щель диафрагмы и устройство дополнительно снабжено таймером и инвертором, при этом вход таймера соединен с выходом усилител , первый выход таймера соединен непосредственно с источником посто нного напр жени , а второй выход соединен с ним же через инвертор.In a device for measuring the electrokinetic parameters of suspension particles, containing an electrophoretic cell with electrodes connected to a voltage source, an illuminator, a microscope focused inside the electrophoretic cell, a photoelectric detector connected through an amplifier to a recording device, the photoelectric detector is optically aligned with the microcopy through the slit diaphragm and the device is additionally equipped with a timer and an inverter, while the timer input is connected to the amplifier output The first output of the timer is connected directly to the constant voltage source, and the second output is connected to it via the inverter.

Сущность способа заключаетс  в соэДании условий колебани  частицы, взвещенной в дисперсионной среде, около входной грани щели диафрагмы, по частоте которого суд т о подвижности частицы и ее разр де. Замена линейно-поступател ного движени  частицы в поле зрени  детектора, используемого в способе-прототипе , на колебательное позвол ет исключить или значительно снизить веро тность помехи дл  измерени  со стороны других частиц,присутствующих в суспензии. На чертеже схематично изображено устройство дл  измерени  электрокинети- ческих параметров частиц суспензий. Устройство содержит электрофоретическую  чейку 1 с электродами 2, соединенными с источником 3 посто нного напр жени , осветитель 4, микроскоп 5, сфокусированный внутрь электрофоретической  чейки 1, фотоэлектрический детектор 6, оптически совмещенный через щель диафрагмы 7 с микроскопом 5 непосредственно или с экраном телевизионного устройства (не показан), усилительформиро атель 8, вход которого соединен с фотоэлектрическим детектором 6, .а выход - с регистрирующим устройством 9, и таймер 1О. Один из выходъв таймера 10 соединен с источником 3 посто нного напр жени  непосредственно, второй - через инвертор 11.The essence of the method consists in creating the conditions for the oscillation of a particle that is in a dispersion medium near the entrance face of the slit of the diaphragm, the frequency of which determines the mobility of the particle and its discharge. Replacing the linear-translational motion of a particle in the field of view of the detector used in the prototype method, allows for eliminating or significantly reducing the likelihood of interference with measurements from other particles present in the suspension. The drawing shows schematically a device for measuring the electrokinetic parameters of suspension particles. The device contains an electrophoretic cell 1 with electrodes 2 connected to a constant voltage source 3, an illuminator 4, a microscope 5 focused inside the electrophoretic cell 1, a photoelectric detector 6 optically aligned through a slit of the diaphragm 7 with a microscope 5 directly or with a television device screen ( not shown), the amplifier form 8, the input of which is connected to the photoelectric detector 6, and the output to the recording device 9, and the timer 1O. One of the outputs of the timer 10 is connected to a constant voltage source 3 directly, the second through an inverter 11.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Электроды 2 электрофоретической  чейки 1, заполненной пробой суспензии, подсоедин ют к источнику 3 посто нного напр жени . Частицы, взвешенные в пробе освещенные осветителем 4, начинают смещатьс  под действием приложенного напр жени . Микроскоп 5, сфокусированный внутрь электрофоретической  чейки 1, проецирует изображение частицы на фотоэлектрический детектор б через щель диафрагмы 7 непосредственно или с экрана телевизионного устройства. Возникающий при этом электрический импульс усиливают усилителем 8 и через таймер 10 подают в инвертор 11. Последний вьщает сигнал блоку 3, измен ющий пол рность напр жени  на электродах 2. Это измен ет направление движени  частиц в  чейке на 180. Изображение частицы выходит из пол  щели диафрагмы 7, импульс фотоэлектрического тока прекращаетс , пол рность на электродах ,2 и направление движени  частиц в  чейке восстанавливаютс .Electrodes 2 of electrophoretic cell 1 filled with a sample of the suspension are connected to a constant voltage source 3. Particles suspended in the sample illuminated by illuminator 4 begin to shift under the effect of the applied voltage. Microscope 5, focused inside the electrophoretic cell 1, projects the image of the particle onto the photoelectric detector b through the slit of the diaphragm 7 directly or from the screen of the television device. The electrical impulse arising in this case is amplified by amplifier 8 and fed through timer 10 to inverter 11. The latter gives a signal to block 3, which changes the polarity of the voltage on electrodes 2. This changes the direction of movement of the particles in the cell by 180. The image of the particle leaves the slot the diaphragm 7, the photoelectric current pulse is stopped, the polarity on the electrodes, 2 and the direction of movement of the particles in the cell are restored.

Claims (2)

Цикл повтор етс , возникает колебательное движение частиц. Синхронно с ним формируютс  импульсный ток Б цепи фотоэлектрического детектора 6 и переменный ток в цепи электрофоретической  чейки 1, частота которых пропорциональна электрофоретической скорости движени  и электрокинетическому потенциалу частицы. Импульсный ток подают на вход регистрирующего устройства 9. Последнее может состо ть, например, из цифрового индикатора и цифропечатающего устройства дл  отображени  и регистрации величины электрокинетического потенциала или электрофоретической подвижности частиц. Таймер 10 задает интервал времени измерени  колебаний частицы. С его помощью можно также отключать электропитание фотоэлектрического детектора 6 на интервал времени, необходимый дл  выхода изображени  частицы из пол  действи  фотоэлектрического детектора 6 и освобождени  его дл  совмещени  с изображением очередной частицы. Предлагаемый способ измерени  электрокинетических параметров частиц суспензий и устройство дл  его осуществлени  позвол ют повысить диапазон концентраций частиц в пробе вследствие малой веро тности воздействи  на фотоэлектрический детектор изображений нескольких частиц одновременно, что расшир ет область их использовани . Формула изобретени  1.Способ измерени  электрокинетических параметров частиц суспензий, включающий воздействие на освещенную частицу посто нного электрического пол  и регистрацию светового импульса, исход щего от частицы, при нахождении по ледней в поле зрени  детектора, отли чающийс  тем, что, с целью расщирени  диапазона использовани  способа в области высоких концентраций суспензий , измен ют пол рность приложенного напр жени  на врем  нахождени  частицы в поле зрени  детектора и по частоте переключени  за определенный отрезок времени суд т об искомом параметре . 2.Устройство дл  измерени  .электро нетических параметров частиц суспензий. содержащее электрофоретическую  чейкус электродами, соединенными с источником посто нного напр жени , и последовательно расположенные по оптической оси осветитель, микроскоп и фотоэлектрический детектор, соединенный чэрез усилитель с регистрирующим устройством, отличающеес  тем, что фотоэлектрический детектор оптически совмещен с микроскопом через шель диафрагмы и устройство снабжено таймером и инвертором, при этом вход таймера соединен с выходом усилител , первый выход таймера соединен непосредственно с источником посто нного напр жени , а второй выход соединен с ним же через инвертор. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Михайлов А. Ю. Измерение электрофоретической подвижности частиц. Труды МЭИ, 1974, вып. 174, с. 19. The cycle repeats, oscillatory motion of particles occurs. A pulsed current B of the photoelectric detector circuit 6 and an alternating current in the circuit of the electrophoretic cell 1 are formed synchronously with it, the frequency of which is proportional to the electrophoretic velocity and the electrokinetic potential of the particle. The impulse current is fed to the input of the recording device 9. The latter may consist, for example, of a digital indicator and a digitizer to display and record the magnitude of the electrokinetic potential or electrophoretic mobility of the particles. Timer 10 sets the time interval for measuring particle oscillations. It can also be used to turn off the power supply of the photoelectric detector 6 for the time interval necessary for the image of the particle to exit the field of the photoelectric detector 6 and to release it for alignment with the image of the next particle. The proposed method for measuring the electrokinetic parameters of suspension particles and a device for its implementation allow increasing the range of particle concentrations in the sample due to the low probability of exposure of the photoelectric image detector of several particles simultaneously, which expands their field of use. Claim 1. A method for measuring the electrokinetic parameters of suspension particles, including exposing an illuminated particle to a constant electric field and registering a light pulse emanating from the particle, while in the latter in the field of view of the detector, is different in that it is used to extend the range of use. method in the field of high concentrations of suspensions, change the polarity of the applied voltage for the time the particle is in the field of view of the detector and the switching frequency for a certain segment time judge about the desired parameter. 2. A device for measuring .electronic parameters of suspension particles. containing an electrophoretic cell with electrodes connected to a constant voltage source and successively located along the optical axis an illuminator, a microscope and a photoelectric detector, an amplifier connected to a recording device, characterized in that the photoelectric detector is optically combined with a microscope through the aperture diaphragm and the device is equipped with a timer and an inverter, with the timer input connected to the amplifier output, the first timer output directly connected to the source voltage, and the second output is connected to it through the inverter. Sources of information taken into account in the examination 1. Mikhailov A. Yu. Measurement of electrophoretic mobility of particles. Proceedings of MEI, 1974, no. 174, p. nineteen. 2.Патент США № 3793180, кл. G 01N 27/26, 1974 (прототип).2. US Patent No. 3793180, cl. G 01N 27/26, 1974 (prototype).