[其他]颗粒大小分布测量装置无效

专利信息
申请号: 85104282 申请日: 1985-06-06
公开(公告)号: CN85104282A 公开(公告)日: 1986-12-03
发明(设计)人: 竹内和;林田和弘;矢野省三 申请(专利权)人: 株式会社岛津制作所
主分类号: G01N15/02 分类号: G01N15/02
代理公司: 中国国际贸易促进委员会专利代理部 代理人: 赵蓉民
地址: 日本京都府京都市中京区*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 颗粒 大小 分布 测量 装置
【说明书】:

发明是关于颗粒大小分布的测量装置,尤其是涉及一种利用离心力场测量颗粒大小分布的装置。

如果使一种悬浮液本身就处于由悬浮液旋转产生的离心力场中。因而悬浮在悬浮液中的所有固体颗粒都各自受到相应的力的作用,并且开始在悬浮液中运动。这些颗粒的运动,能用于测量颗粒的大小分布。在此种情况下,颗粒“浸泡”在液体介质中,液体介质和颗粒一起构成了悬浮液,所以作用在一个颗粒上的合力,是离心力和“静浮力”的总和。在离心力场中,静浮力是“向心的”,其不仅依赖于介质密度,而且也依赖于悬浮液中的位置,它不同于重力场中的普通的静浮力,利用离心力场测量颗粒大小分布的一种常规装置,通常包括一个样品容器,一个使样品容器高速旋转的机械,和一个颗粒浓度检测器。样品容器用于盛装一种含有待测颗粒的悬浮液,颗粒大小分布将要测量。通过把检测颗粒悬浮到一种适当的液体介质中,从而制备了悬浮液。随着包含待测颗粒的样品容器的高速旋转,由于旋转产生的离心力场使在悬浮液中的颗粒开始运动。颗粒运动使得局部颗粒浓度随旋转的时间而变化(最初整个的悬浮液是均匀的)。颗粒的运动速度决定于作用在颗粒上的离心力和向心静浮力,以及介质的粘滞度。此外,离心力和静浮力还依赖于颗粒的大小和位置。所以,在悬浮液中的某一位置上,颗粒浓度与时间有关的变化,给出了关于颗粒大小分布的信息。通过该装置中所说的颗粒浓度检测器,可以检测颗粒浓度。

在这样的测量颗粒大小分布的方法中,应该注意,与颗粒大小无关的某种因素也影响观测的颗粒浓度。作用在颗粒上的力不只是离心力,而且还有静浮力,两种力不是互相平行而是径向的作用在颗粒上,因此,在靠近悬浮液的旋转中心的某一位置上,检测到的颗粒浓度较大,反之亦然。本发明的发明者,已经推荐了一种测量方法,用于校正由于非平行运动而在颗粒大小分布测量中引入的误差,并且得到了成功的结果。

顺便提一下,置于离心场中的悬浮液中的颗粒,受到的静浮力是正比于作用在该颗粒上的离心力,但是其方向与离心力方向相反。换句话说,离心力场中的静浮力是向心力。所以,如果作用在悬浮的颗粒上的离心力大于作用在同一悬浮颗粒上的静浮力,那么,其合力依然是离心力,所以颗粒的运动方向是离开悬浮液的旋转中心。相反,如果静浮力大于离心力,那么该颗粒受到向心力作用,其运动朝向悬浮液的旋转中心。从以上关于颗粒的非平行运动引起的误差的描述知道,颗粒的离心力运动,引起可观测的表面颗粒浓度比较小,而向心力运动引起可观测的颗粒浓度较大。情况即然如此,为了修正由于非平行的颗粒运动产生的误差,测量方法需要设计成适用于颗粒运动的两种方向。

本发明的目的是提供一种利用离心力场,测量颗粒大小分布的装置,该装置做成在离心力场中不受颗粒非平行的离心运动或向心运动的影响。

本发明的另一个目的是将此装置设计成也能利用重力测量颗粒大小分布。

本发明的原理如下:

在悬浮液旋转产生的离心力场中,处于此离心力场中的悬浮液中的颗粒速度V决定于作用于颗粒上的离心力和向心力,并决定于斯托克斯(StoRes)定律。结果,颗粒运动速度V由下式给出;

V= (Rω2(P1-Pp)DP2)/(18n) ……(1)

此外,R是由悬浮液旋转中心到所测量的颗粒位置,ω是旋转的角速度,P1是悬浮液的液体介质的密度,Pp是颗粒密度,Dp是颗粒的直径,η是液体介质的粘滞度。在此公式中,V的一个正值(+)(在P1>Pp的情况下得到的)表示颗粒作向心运动,而当V为一个负值(-)时(在P1<Pp的情况下得到的)表示离心运动。

当悬浮液旋转时,具有不同直径的所有悬浮颗粒以公式(1)给出的各自运动速度。所以,悬浮液中局部颗粒的浓度,在悬浮液旋转开始之后,随着时间的推移而变化。使用颗粒浓度检测器,能观测悬浮液中某一位置上颗粒浓度变化的时间关系。另一方面,通过求公式(1)的倒数对R的积分,可以得到具有直径Dp的颗粒,由悬浮液的任一端部到达颗粒浓度检测位置所需的时间t。

积分∫(1/V)dR给出:

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