Весы для измерения потерь массы пленок и покрытий

 

Изобретение относится к технике точного измерения массы, а именно к лабораторным автоматическим весам для малых нагрузок, в частности для термогравиметрических исследований потерь массы при различных физико-технических воздействиях. Цель изобретения - повышение точности путем симметрирования механических и тепловых нагрузок. В исходном состоянии средняя часть 42 измерительной подвески 28 арретируется с помощью левого арретира 32, после чего с помощью конусного посадочного сочленения 41 производится установка нижней части 43 подвески 28 с крючками 47, ее разворот и ориентирование параллельно плоскости коромысла 1 с визуальным контролем по зеркалу 51. Одновременно , арретируют тарировочную подвеску 29 с помощью правого арретира 32, после чего на крючок 56 навешивают инертный груз 58 и добиваются уравновешенного состояния коромысла 1, при котором угол его заклонения равен 0. На крючок 71 измерительной подвески 28 и крючок 60 инертного груза 58 одновременно навешиваются два парных образца-свидетеля 57 равной массы , подвески 28 и 29 разарретируются с помощью арретиров 32. В случае непостоянства исходных нулевых показаний цифрового прибора 65 добиваются равенства длин М и 12 плеч 18 и 19 путем перемещения вдоль коромысла 1 концевых развилок 12 и 13 с помощью горизонтальных микровинтов 22 и 23, установленных на парных седлах 20 и 21, фиксирующих их в положении, когда И 2. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 G 23/36ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

t;- „ Г, -.: 0 3; 443 щ-:,:;, ;:,, ..:. .с3 "М ьиьг:: 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . (21) 4619016/10 (22) 13.12 88 (46) 30.03.91. Бюл. М 12 (75) А.Я.Шенфельд (53) 681.269 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

hL 239600, кл. G 01 G 7/04, 1969.

Авторское свидетельство СССР

Q 614334, кл. G 01 G 23/36, 1978. (54) ВЕСЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТЕРЬ

МАССЫ ПЛЕНОК И ПОКРЫТИЙ (57) Изобретение относится к технике точного измерения массы, а именно к лабораторным автоматическим весам для малых нагрузок, в частности для термогравиметрических исследований потерь массы при различных физико-технических воздействиях.

Цель изобретения — повышение точности путем симметрирования механических и тепловых нагрузок, В исходном состоянии средняя часть 42 измерительной подвески

28 арретируется с помощью левого арретира 32, после чего с помощью конусного по„„ Ж„„1638566 А1 садочного сочленения 41 производится установка нижней части 43 подвески 28 с крючками 47, ее разворот и ориентирование параллельно плоскости коромысла 1 с визуальным контролем по зеркалу 51. Одновременно, арретируют тарировочную подвеску

29 с помощью правого арретира 32, после чего на крючок 56 навешивают инертный груз 58 и добиваются уравновешенного со-., стояния коромысла 1, при котором угол его эаклонения равен О. На крючок 71 измерительной подвески 28 и крючок 60 инертного груза 58 одновременно навешиваются два парных образца-свидетеля 57 равной массы, подвески 28 и 29 разарретируются с помощью арретиров 32. В случае непостоянства исходных нулевых показаний цифрового прибора 65 добиваются равенства длин!1 и lz плеч 18 и 19 путем перемещения вдоль коромысла 1 концевых развилок 12 и

13 с помощью горизонтальных микровинтов"

22 и 23, установленных на парных седлах

20 и 21, фиксирующих их в положении, когда 11 =!г, 1 ил..1 638566

Изобретение относится к технике точного измерения массы, а именно к лабораторным автоматическим весам для малых нагрузок порядка 1-50 г, в частности, для термогравиметрических исследований Ro терь массы при различных физико-технических воздействиях (тепло, холод, потоки ионизирующих частиц, магнитные поля и т.д,).

Цель изобретения — повышение точности путем симметрирования механических и тепловых нагрузок.

На чертеже приведена схема предлагаемых весов.

Весы содержат коромысло 1, установленное с помрщью горизонтальных и вертикальных опор, например лент 2 и 3, на основании 4. Опоры 2 и 3, образующие совместно ось вращения 01-0г, предохраняются от перегрузок с помощью пружинных амортизаторов 5.

Коромысло 1 снабжено центральными валиками 6, с помощью которых производится через зажимы 7 жесткое арретирование, осуществляемое арретиром 8, снабженным ручкой 9. Коромысло 1 также снабжено регуляторами чувствительности и тары 10 и 11 соответственно, концевыми развилками 12 и 13, "флажком" 14 датчика

15 разбаланса и пластиной 16 магнитного демпфера 17. Концевые развилки 12 и 13 имеют возможность перемещаться вдоль рабочего и тарировочного плеч 18 и 19 коромысла 1, которые проходят через них насквозь. С обеих сторон концевых развилок

12 и 13 на рабочем и тарировочном плечах

18 и 19 коромысла 1 закреплены две пары седел 20 и 21, снабженных горизонтальными микровинтами 22 и 23, опирающимися навстречу друг другу в концевые развилки

12 и 13. На концевых развилках 12 и 13 с помощью шарнирных упругих подвесов 24 и 25, а также крестовин 26 и планок 27 шарнирно закреплены измерительная и тарировочная подвески 28 и 29, снабженные утолщениями 30 для зажимов 31 арретиров

32, а также магнитами ЗЗ электромагнитных компенсаторов (соленоидов) 34, формирующих уравновешивающие втягивающую и выталкивающую силы F1 и F2.

На измерительной подвеске 28 установлены крючки 35 для встроенных гирь 36 с известной массой вгр, съем которых производится с помощью рычага 37, заклонение которого на угол р>, производится путем поворота на опорах (направляющих) 38 с помощью электромагнитного механизма

39, управляемого дистанционно током lynp, воздействующего своим магнитным полем на магнитный стержень 40 рычага 37, выталкивая последний. Измерительная подвеска

28 для того, чтобы с наименьшими погрешностями вести ее съем, ориентирование и замену нагрузок, выполнена разъемной с конусным посадочным сочленением 41 в средней части 42, а в нижней части 43, проходящей за пределы теплового экрана 44, снабжена лабиринтом 45, предохраняющим весы от попадания пыли, и планкой 46 с двумя разнесенными по горизонтали крючками 47 для испытуемого образца 48, который выполнен в виде подложки 49 с нанесенной на ней пленкой или покрытием

10

50, Контроль установки нижней части 43 подвески 28, ее разворот и ориентирование параллельно плоскости коромысла 1 производится визуально по зеркалу 51. Планка 46 вместе с крючками 47 ориентирована паралнические воздействия (тепло, холод, вакуум, ионизационный поток) создаются, соответственно, условно показанными нагревателем 52, криостатом 53, вакуумной камерой

54, источником 55 электронов, Кроме того, для упрощения чертежа не показаны другие возможные источники возмущений, например, магниты и т.д, Тарировочная подвеска 28 снабжена

30 крючком 56, на котором подвешен инертный образец-свидетель 57, равный по массе

mo и объему V< испытуемому образцу 48 (т.е. суммарной массе и объему подложки 49 и пленки или покрытия 50), а также дополнительный инертный груз 58, выполненный в виде шайбы 59 с крючками 60 и 61, размещенными по оси Оз-04 шайбы 59, общая масса ЬmT которых равна разности масс гпи и вт измерительной и тарировочной подвесок 28 и 29, Л mT = m<-mT.

Датчик 15 разбаланса, реагирующий на угловое заклонение Л р коромысла 1 вместе с его "флажком" 14, подключен к генератору 62 и получает от него возбуждающее

45 напряжение Vgp36., а также подключен к усилителю 63, в который посылает разностный электрический сигнал Vevx разбаланса, пропорциональный углу h, p за клонения коромысла 1.

Усилитель 63 электрически соединен с компенсаторами 34, в которые он посылает ток I<, и с опорным резистором 64, с которого снимаются напряжения Voni на цифровой прибор 65, например цифровой

55 вольтметр, и на автоматический регистратор 66, например, с диаграмной бумагой.

Дополнительно генератор 62 электрически соединен с регулируемым нагревателем 67, например, в виде резистора с изменяемым

20 лельно плоскости коромысла 1. Физико-тех5

1638566 сопротивлением Rr, установленным вблизи конца тарированного плеча 19, противоположного измерительному плечу 18 с датчиком 15 разбаланса, и эквивалентного. последнему по тепловой мощности

Wi И, где Wt u Wg — тепловые мощности, выделяемые датчиком 15 разбаланса и нагревателем 67. Сумматор 68 электрически соединен с блоками электрической коррекции 69 и ступенчатого уравновешивания 70, создающими токи 1, и Icr, а также с компенсаторами

34, в которые он посылает указанные токи.

Центральный крючок 71 на измерительной подвеске 28 служит для навески парного образца-свидетеля 57 при поверке весов.

Работа весов производится следующим образом, В исходном состоянии средняя часть 42 измерительной подвески 28 арретируется с помощью левого арретира 32, после чего с помощью конусного посадочного сочленения 41 производится установка нижней части 43 подвески 28 с крючками 47, ее разворот и ориентирование параллельно плоскости коромысла 1 с визуальным контролем по зеркалу 51, При указанной ориентации погрешность весов от перекоса подвески 28 за счет изменения центровки . по массе испытуемого образца 48 (вследствие изменения его массы) минимальна, поскольку разворот подвески 28 происходит в плоскости, перпендикулярной плоскости рабочего заклонения коромысла 1. Одновременно в исходном положении весов арретируют тарировочную подвеску 29 с помощью правого арретира 32, зажимая ее, после чего на крючок 56 навешивают инертный груз 58 и, открывая арретиры 32, добиваются уравновешенного состояния коромысла 1, при котором угол его заклонения равен нулю brp = О. При этом контроль равновесия ведется по показаниям цифрового прибора, которые должны быть равны нулю. Подстройка равновесного состояния ведется путем подачи от блоков 69 и 70 токов Ip и l

Далее на крючок 71 измерительной подвески 28 и крючок 60 инертного груза 58 одновременно навешиваются два парных образца-свидетеля 57 равной массы, подвески 28 и 29 разарретируются с помощью арретиров 32, и в разарретированном положении подвесок 28 и 29 и коромысла 1 наблюдается на цифровом приборе 65 постоянство и сохранение исходных нулеразвилок 12 и 13 с помощью горизонт.льных микровинтов 22 и 23, установленных иа

10 парных седлах 20 и 21, толкающих концевые

25 вателя 67 до тех пор, пока временной дрейф показаний цифрового прибора 65 не будет

30 минимальным, а потребляемая мощность

55 вых показаний, при котором длины 1 и 1я:. плеч 18 и 19 коромысла 1 равны, I> = 1, а коромысло 1 симметрично в обе стороны. В случае непостоянства исходных нулевых показаний цифрового прибора 65 добиваются равенства длин Ii и 1г плеч 18 и 19 путем перемещения вдоль коромысла 1 концевых развилки 12 и 13 в требуемую сторону и фиксирующих их в положении, когда I) - 12.

В этом положении коромысло 1, его плечи

18 и.19, а также подвески 28 и 29 отсимметрированы по механическим нагрузкам, 3атем с крючка 71 подвески 28 и с крючка 60 инертного груза 58 снимаются парные образцы-свидетели 57 и в разарретированном состоянии коромысла 1 и подвесок 28 и 29 наблюдается временной дрейф показаний цифрового прибора 65, вызываемый паразитным тепловым излучением датчика 15 разбаланса, т,е. в конечном итоге его потребляемой мощностью Wr = Vsose loose, где

Vgpg6 и l>< e — напряжение и ток питания датчика 15 разбаланса, При этом одновременно регулируют сопротивление Rr нагреЩ нагревателя 67 W2 = Vr Ir, где Vr u Ir— напряжение и ток питания нагревателя. 67 не будет эквивалентна, т.е. равна или близка мощности W> датчика 15 разбаланса, т.е.

И/1 ЧЧ2.

В указанном состоянии коромысло 1 и его плечи 18 и 19 отсимметрированы по тепловым нагрузкам. После этого на крючки 47. измерительной подвески 28 устанавливают испытуемый образец 48 в виде подложки 49 с нанесенной на нее пленкой (покрытием)

50, на крючок 60 инертного груза 58устанавливается образец-свидетель 57, а затем с помощью блоков 69 и 70 подаются в компенсаторы 34 токи Io u Ier и производится предварительная точная тарировка коромысла 1, при которой показания цифрового прибора

65 равны нулю. Далее включается в работу вакуумная камера 54, и при заданном разряжении производится окончательная точная подтарировка коромысла 1 ° учитывающая Архимедовы выталкивающие силы из-за объемной неуравновешенности коромысла 1 и его подвесок 28 и 29. Далее путь дистанционной подачи тока Iупр в электромагнитный механизм 39 производится разворот рычага 37, снимающего встроенные гири 36 с крючков 35 подвески 28, и проверка цены деления показывающего цифрового прибора 65 и регистратора 66, 1638566

m=Яцв aцв m=Sper арег где а ц, и а р„— показания прибора

65 и регистратора 66.

После проведения эксперимента и окончания бомбардировки ионизационным потоком испытуемого покрытия в течение заданного промежутка времени выключается вакуум и прекращается нагрев или охлаждение образца 48, Затем подвеска 28 арретируетс>, и испытуемый образец 48 снимается с .рючка 47.

Составитель, Т. Ишкова

Редактор Т, Парфенова Техред М.Моргентал Корректор Н. Ревская

Заказ 921 Тираж 330 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

При этом в случае необходимости ° производится подстройка их показаний с помощью регулируемого опорного резистора 64.

Далее в условиях вакуума включается нагреватель 52 (или криостат 53), создающий требуемый температурный уровень, и на испытуемое покрытие или пленку 50 направляется от источника 55 ионизационный поток, например, электронов, нейтронов и т.д„создающий утоньшение или разрушение покрытия (5)) и потерю массы Л m, В результате потери массы Лm коромысло 1 вместе с "флажком" 14 заклоняется на угол Л р, и датчик 15 разбаланса вырабатывает электрический сигнал U«<, подаваемый в усилитель 63, который формирует компенсационный ток 4, поступающий в компенсаторы 34, создающие уравновешивающие силы F> и Fz, действующие на подвески 28 и 29, Коромысло 1 в результате электросилового уравновешивания возвращается в исходное положение, при котором его угол заклонения Л стремится к нулю, т.е. Ь уз — О, Отсчет потери массы m и ее регистрация во времени ведется по показаниям цифрового прибора 65 и регистратора

Формула изобретения

Весы для измерения потерь массы пленок и покрытий, содержащие основание, связанное с опорами, на которых установле5 но равноплечее коромысло, снабженное концевыми развилками с шарнирно закрепленными на них измерительной и тарировочной подвесками, инертный образец-свидетель, скрепленный с тариро10 вочной подвеской, и нагреватель, связанный с измерительной подвеской, о т л и ч аю щ и е с я тем, что, с целью повышения точности путем симметрирования механических и тепловых нагрузок, они снабжены

15 двумя парами седел, установленных на плечах коромысла с двух сторон концевых развилок, горизонтальными микровинтами, связанными с седлами и опирающимися в концевые развилки навстречу друг другу, 20 дополнительным инертным грузом, установленным на тарировочной подвеске и выполненным в виде шайбы с крючками по ее оси, при этом нагреватель расположен с возможностью взаимодействия с нижним

25 концом измерительной подвески, противоположно датчику разбаланса коромысла, а измерительная подвеска снабжена зеркалом, ориентированным параллельно плоскости коромысла, причем измерительная

30 . подвеска выполнена разъемной с конусным посадочным сочленением в средней части, ее нижняя часть снабжена планкой с разнесенными по горизонтали на ее концах крючками,. которые вместе с планкой

35 ориентированы параллельно плоскости коромысла, при этом масса дополнительного инертного груза равна разности масс измерительной и тарировочной подвесок.