Вакуумные микровесы

Вакуумные микровесы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Саюэ Сееетскик

Сециаектнческ их

Республик

<1>781593 (б 1 ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.02.79 (21) 2734602/18-10 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовано 23.1180. Бюллвтень ¹ 43

Дата опубликования описания 2Э,1130 (я)м. Кл.

G 01 G 1/40

Государственный комитет

СССР но делам изобретений

N открытий (53) УДК 681.261. .2(088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Бойцов и Б. В. Иванов (71) Заявитель

Московский ордена Трудового Красного Знамени институт химического машиностроения (54) ВАКУУМНЫЕ МИКРОВЕСЫ

Изобретение относится к гравиметрии и может быть использовано при микрогравиметрических исследованиях в физике твердого тела, химии, металлургии.

Известны вакуумные микровесы

Гулбрансена, содержащие вакуумированный стеклянный корпус, в котором на вольфрамовой опоре размещено кварцевое коромысло, связанное через ни- ®ы ти подвеса с контргрузом и исследуемам образцом, в которых измерение ве-, са исследуемого образца, меняющего вес под действием физико-химических превращений, осуществляется по откло- 35 нению коромысла весов от начального положения (1).

Недостатком известных весов является их невысокая точность, обусловленная сложностью калибровки и не- 20 надежностью метода контроля отклонения коромысла.

Наиболее близкими по технической сущности являются электромагнитные вакуумные весы, содержащие кварцевый 25 вакуумированный корпус с коромыслом, снабженным обмоткой и размещенным на упругом ленточном подвесе, установленным в зоне действия постоянного магнита и катушки подмагничивания,. 30 причем на каждом плече коромысла saкреплена нить, первая из которых связана с противовесом, а свободный конец второй размещен в термостате для подвеса испытуемого образца (2).

Однако такие весы, несмотря иа,их удовлетворительную точность, имеют невысокую помехозащищенность в работе при давлениях 10 " — 10 мм рт.ст., обусловленную действием термомолекулярных потоков, вызывающих кажущееся изменение массы, устраняемое на практике строгой идентификацией выполнения нитей подвеса, противовеса и ис« следуемого образца, тщательным термостатированием с точностью порядка

+0,1 С и т.п.

Цель изобретения — повьваение точности за счет исключения влияния на результаты измерений действия термомолекулярных потоков.

Цель достигается тем, что плечо коромысла, связанное с противовесом снабжено размещенной в одной плоскости с осью качания весов слюдяной пластиной, выполненной с поверхностями разной степени черноты и установленной в дополнительном термостате, закрепленном на корпусе весов.

781593

4$

На чертеже схематически показаны вакуумные микравесы.

Весы, содержат кварцевый корпус 1, вакуумируеьый через патрубок 2 и снабженный шлнфами 3 для подсоединения сменных колб 4 и 5, в которых размещены соответственно противовес

6 и исследуемый образец 7, связанные через нити подвеса 8 с коромыслом 9, укрепленном на упругом ленточном подвесе 10 и снабженном обмоткой 11, находящейся внутри катушки подмагничивания 12 в зоне действия постоянного магнита 13. Колба 5 с образцом 7 помещена в термостат 14, а слюдяная пластина 15, связанная с коромыслом

9, расположена в термостате 16. Нижняя поверхность слюдяной пластины 15 эачернена, а верхняя — покрыта слоем напыленного алюминия и полирована до степени черноты порядка 0,08-0,12.

- До начала взвешивания калибровка микровесов, компенсирующая погреш ности от радиометрических сил, вызываемых термомолекулярными потоками, и заключающаяся в том, что к нитям подвеса 8 прикрепляют противовес 6 и идентичный по геометрическим и весовым параметрам исследуемому образцу 7 макетный образец. Затем, в соответствии с температурными режимами процесса измерения, изменяют температуру термостата 14, изменяя и регистрируя ту температуру термостата 16, при которой коромысло 9 занимает строго горизонтальное положение, что соответствует отсутствию тока в обмотке 11 коромысла 9.

Поскольку при нарушении перпендиа кулярности катушки подмагничивания и обмотки коромысла весов, возникающий при изменении веса исследуемого образца, высокочастотный ток, проходящий через катушку подмагничивания изменяет свое значение, изменение значения тока катушки подмагничивания усиливается и подается на об MoTRó коромысла, которое полем постоянного магнита возвращается в исходное положение. При этом радиометрические силы, действующие на систему подвеса, компенсируются радиометрическими силами, возникающими из-за разности температур черненой и полированной поверхностей слюдяной пластины 15. Таким образом, находится тарировочная зависимость температуры термостата 16 от температуры термо- стата 14 для нулевого положения коромысла 9, учитывающая кажущуюся потерю веса от радиометрических сил.

Весы работают следующим образом.

:Для проведения процесса вввешиванйя -макетный образец эамейяется исследуемым образцом 7, включается термостат 14, в термостате 16, в соответствии с найденной зависимостью поддерживается определенная температура, катушка подмагничивания 12 запитывается высокочастотным током, изменяющим свое значение при потере

scca исследуемым образцом 7 и воздействующим на обмотку 11 коромысла

9, постоянный ток которой, возникающий при возвращении коромысла 9 полем постоянного магнита 13 в исходное положение, является мерой потери веса исследуемого образца 7.

Таким образом, установка на коромысле дополнительной слюдяной пластины, обеспечивающей появление компенсирующих радиометрических сил того же порядка величины, что и радиометрические силы, вызывающие кажущееся изменение веса, позволит снизить требования к точности изготовления системы подвески, к точности термостатирования и,в конечном счете, повысит помехозащищенность весов от термомолекулярных потоков, возникающих из-за разницы температур от-. дельных элементов конструкции весов.

При микровзвешивании при криогенных температурах, термостаты заменяются сосудами Дьюара, а слюдяная пластина устанавливается черненой стороной вверх, при этом процесс компенсации радиометрических сил останется неизменным.

Формула изобретения

Вакуумные микровесы, содержащие кварцевый вакуумируемый кбрпус с коромыслом, снабженным обмоткой и размещенным на упругом ленточном подвесе, установленном в зоне действия постоянного магнита и катушки подмагничивания, причем на каждом плече коромысла закреплена нить, первая из которых связана с противовесом, а свободный конец второй размещен в термостате для подвеса испытуемого образца, о тл и ч а ю щ и е с я тем, что, с целью повышения точности за счет исключения влияния на результаты измерений действия термомолекулярных потоков, плечо коромысла, связанное с противовесом, снабжено размещенной в одной плоскости с осью качания весов слюдяной пластиной, выполненной с поверхностями разной степени черноты и установленной в дополнительном термостате, закрепленном на корпусе весов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Микровзвешивание в вакууме.

Труды конференции, 1960, под.ред.

М.Ж. Каца, М.,"Металлургия", 1965, т.1, с.16, рис. 5.

2. Robens В, Fluctuations of vacuum microbaiance readings "Vacuum".

1971, 21, 9 7, р. 265-267. Пер. экспресс-информация, "Вакуумная техника", 1972, ВИННТИ, Р 4, с. 31 (прототип).

"81593

Составитель Т.,Устинова

Редактор Н. Егорова Техред Т.Маточка Корректор Л. И»н

Заказ 8113/42 Тираж 713 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4