RU2010134833A

RU2010134833A - Способ оптической регистрации сигналов флуоресценции и рассеяния аэрозольных частиц в потоке и оптическая система для его осуществления

Info

Publication number: RU2010134833A
Application number: RU2010134833/28A
Authority: RU
Inventors: Евгений Александрович Кочелаев (RU); Евгений Александрович Кочелаев; Андрей Олегович Волчек (RU); Андрей Олегович Волчек
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "ПРИБОР" (RU); Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Прибор"
Priority date: 2010-08-23
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2012-02-27
Also published as: RU2448340C1

Abstract

1. Способ оптической регистрации сигналов флуоресценции и рассеяния аэрозольных частиц в потоке, включающий формирование сфокусированной струи аэрозоля заданного диаметра, засвечивание частиц аэрозоля источником излучения, оптическая ось которого перпендикулярна струе аэрозоля, использование в качестве объектива регистрации излучения флуоресценции и упругого рассеяния оптического элемента, причем точка пересечения струи аэрозоля и оптической оси источника излучения совмещена с передним фокусом оптического элемента, передачу излучения флуоресценции и рассеяния аэрозольных частиц на приемники оптического излучения и преобразование полученных оптических сигналов в электрические для дальнейшей обработки и регистрации, отличающийся тем, что в качестве предметной плоскости, изображение которой формируется на приемных площадках приемников оптического излучения, выбирают плоскость, в которой распределение энергии флуоресценции и рассеяния нечувствительно к положению частицы в струе аэрозоля, передают изображение струи аэрозоля из плоскости переднего фокуса оптического элемента регистрации в плоскость, совмещенную с задним фокусом оптического элемента регистрации, передают излучение из предметной плоскости на приемные площадки по меньшей мере двух приемников оптического излучения с помощью оптической системы передачи изображения, одновременно разделяют излучение по меньшей мере на два спектральных диапазона с помощью оптической системы спектрального разделения сигнала, в канале регистрации рассеяния диафрагмированием приемной площадки выделяют границы области анализа, в каналах регис

Claims

1. Способ оптической регистрации сигналов флуоресценции и рассеяния аэрозольных частиц в потоке, включающий формирование сфокусированной струи аэрозоля заданного диаметра, засвечивание частиц аэрозоля источником излучения, оптическая ось которого перпендикулярна струе аэрозоля, использование в качестве объектива регистрации излучения флуоресценции и упругого рассеяния оптического элемента, причем точка пересечения струи аэрозоля и оптической оси источника излучения совмещена с передним фокусом оптического элемента, передачу излучения флуоресценции и рассеяния аэрозольных частиц на приемники оптического излучения и преобразование полученных оптических сигналов в электрические для дальнейшей обработки и регистрации, отличающийся тем, что в качестве предметной плоскости, изображение которой формируется на приемных площадках приемников оптического излучения, выбирают плоскость, в которой распределение энергии флуоресценции и рассеяния нечувствительно к положению частицы в струе аэрозоля, передают изображение струи аэрозоля из плоскости переднего фокуса оптического элемента регистрации в плоскость, совмещенную с задним фокусом оптического элемента регистрации, передают излучение из предметной плоскости на приемные площадки по меньшей мере двух приемников оптического излучения с помощью оптической системы передачи изображения, одновременно разделяют излучение по меньшей мере на два спектральных диапазона с помощью оптической системы спектрального разделения сигнала, в канале регистрации рассеяния диафрагмированием приемной площадки выделяют границы области анализа, в каналах регистрации флуоресценции и рассеяния диафрагмированием приемных площадок приемников оптического излучения выделяют области, соответствующие определенному пространственному диапазону углов излучения флуоресценции и рассеяния, в каналах регистрации рассеяния диафрагмированием приемных площадок выделяют области. соответствующие изображениям оптических шумов от паразитной засветки источника излучения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве источника излучения используют импульсный лазер с пассивной модуляцией добротности, частота импульсов которого соизмерима со средней частотой поступления частиц в область анализа.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве источника излучения используют импульсный лазер с активной модуляцией добротности, запускаемый по управляющему сигналу от внешнего источника излучения, сфокусированного на поток аэрозольных частиц выше по потоку относительно основного пучка лазера.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве источника излучения используют по меньшей мере два импульсных источника излучения, сфокусированных в общую точку аэрозольной струи.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве оптического элемента регистрации флуоресценции и упругого рассеяния, передающего изображение аэрозольной струи из первого фокуса во второй фокус, выбирают эллиптическое зеркало, передний фокус которого сопряжен с плоскостью струи аэрозоля.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве оптического элемента регистрации флуоресценции и упругого рассеяния, передающего изображение аэрозольной струи из первого фокуса во второй фокус, выбирают параболическое зеркало, передний фокус которого сопряжен с плоскостью струи аэрозоля.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве оптической системы передачи изображения, передающей излучение из предметной плоскости на приемные площадки приемников оптического излучения, выбирают систему линз и спектроделительных зеркал.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве оптической системы передачи изображения, передающей излучение из предметной плоскости на приемные площадки приемников оптического излучения, выбирают систему линз и диспергирующего элемента.

9. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве оптической системы спектрального разделения сигналов используют систему спектроделительных зеркал и оптических фильтров.

10. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве оптической системы спектрального разделения сигналов используют систему, состоящую из оптических фильтров и по меньшей мере одного диспергирующего элемента.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что в качестве диспергирующего элемента используют призму, или систему призм, или дифракционную решетку.

12. Оптическая система регистрации сигналов (флуоресценции и рассеяния аэрозольных частиц в потоке, содержащая последовательно размещенные источник излучения с фокусирующим объективом для фокусировки лазерного излучения на поток аэрозольных частиц, оптический элемент регистрации флуоресценции и упругого рассеяния, передающий излучение из области регистрации частиц во вторую фокальную плоскость, а также оптическая система передачи изображения, передающая излучение флуоресценции и рассеяния на приемные площадки приемников оптического излучения, отличающаяся тем, что в качестве предметной плоскости, оптически сопряженной с приемными площадками оптических приемников, выбрана плоскость, в которой распределение энергии флуоресценции и рассеяния нечувствительно к положению частицы в струе аэрозоля, в системе сформированы по меньшей мере два канала регистрации флуоресценции и рассеяния, в каждом из которых размещен отдельный приемник оптического излучения с приемной площадкой, оптически сопряженной с предметной плоскостью, система дополнительно снабжена оптической системой спектрального разделения сигналов, предназначенной для разделения излучения флуоресценции и рассеяния по меньшей мере на два спектральных диапазона, системой диафрагм, предназначенной для выделения границ области анализа, а также диафрагменной системой, позволяющей выделять определенные области, соответствующие возможному оптическому шуму от паразитной засветки возбуждающего излучения.

13. Оптическая система по п.12, отличающаяся тем, что импульсный источник излучения выполнен в виде лазера с пассивной модуляцией добротности, частота импульсов которого соизмерима со средней частотой поступления частиц в область анализа.

14. Оптическая система по п.12, отличающаяся тем, что импульсный источник излучения выполнен в виде лазера с активной модуляцией добротности, запускаемого по управляющему сигналу от внешнего источника излучения, сфокусированного на поток аэрозольных частиц выше по потоку относительно основного пучка лазера.

15. Оптическая система по п.12, отличающаяся тем, что импульсный источник излучения выполнен в виде по меньшей мере двух источников излучения, сфокусированных в общую точку аэрозольной струи.

16. Оптическая система по п.12, отличающаяся тем, что оптический элемент регистрации флуоресценции и упругого рассеяния, передающий изображение аэрозольной струи из переднего фокуса в задний фокус, выполнен в виде глубокого эллиптического зеркала, передний фокус которого сопряжен с плоскостью струи аэрозоля.

17. Оптическая система по п.12, отличающаяся тем, что оптический элемент регистрации флуоресценции и упругого рассеяния, передающий изображение аэрозольной струи из переднего фокуса в задний фокус, выполнен в виде параболического зеркала, передний фокус которого сопряжен с плоскостью струи аэрозоля.

18. Оптическая система по п.16, отличающаяся тем, что в качестве предметной плоскости, в которой распределение энергии флуоресценции и рассеяния нечувствительно к положению частицы в струе аэрозоля, выбрана плоскость торца эллиптического зеркала.

19. Оптическая система по п.16, отличающаяся тем, что оптическая система передачи изображения, передающая излучение из предметной плоскости на приемные площадки приемников оптического излучения, выполнена в виде системы линз и спектроделительных зеркал.

20. Оптическая система по п.17, отличающаяся тем, что оптическая система передачи изображения, передающая излучение из предметной плоскости на приемные площадки приемников оптического излучения, выполнена в виде системы линз и диспергирующего элемента.

21. Оптическая система по п.16, отличающаяся тем, что оптическая система спектрального разделения сигналов выполнена в виде системы спектроделительных зеркал и оптических фильтров.

22. Оптическая система по п.17, отличающаяся тем, что оптическая система спектрального разделения сигналов выполнена в виде системы, состоящей из оптических фильтров и по меньшей мере одного диспергирующего элемента.

23. Оптическая система по п.22, отличающаяся тем, что в качестве диспергирующего элемента использована призма, или система призм, или дифракционная решетка.

24. Оптическая система по п.12, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена по меньшей мере одним каналом регистрации, обеспечивающим измерение отдельных областей 2^х углового рассеяния, включающим последовательно размещенные на оптической оси широкополосный оптический фильтр, полевую диафрагму и дополнительный приемник оптического излучения с приемной площадкой.

25. Оптическая система по п.24, отличающаяся тем, что в ней дополнительно сформирована система диафрагм, предназначенная для выделения областей сигналов от частицы, соответствующих определенному пространственному диапазону углов излучения флуоресценции и рассеяния.