Реактор высокого давления для регистрации спектров электронного парамагнитного резонанса

Изобретение относится к области спектроскопии, а именно к устройствам для регистрации спектров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) в жидкостях и сверхкритических флюидах при высоком давлении. Реактор высокого давления для регистрации спектров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) содержит ампулу высокого давления, выполненную из высокопрочного полимера ПЭЭК (полиэфирэфиркетон), и изготовленное из нержавеющей стали тело реактора. Ампула имеет внешний диаметр 5.0-5.5 мм, внутренний диаметр не более 2 мм, длину 50-150 мм и дно с толщиной не менее 5 мм. Открытый конец ампулы присоединен к телу реактора, которое выполнено с возможностью разъемного присоединения к линии высокого давления через вентиль высокого давления, а также с возможностью присоединения к телу реактора датчика давления. Тело реактора снабжено электронагревателем и термопарой для измерения температуры. Технический результат - повышение надежности работы реактора высокого давления и повышение безопасности, уменьшение трудоемкости изготовления устройства. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области спектроскопии, а именно к устройствам для регистрации спектров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) в жидкостях и сверхкритических флюидах при высоком давлении. На основе регистрации спектров ЭПР возможно определение многих физико-химических характеристик веществ и материалов, в частности, растворимости веществ в сверхкритических средах, набухания полимерных материалов, коэффициентов экстракции полезных компонентов, коэффициентов диффузии, скорости протекания реакций и других.

Уровень техники

Известен реактор высокого давления для регистрации спектров ЭПР парамагнитных веществ, генерируемых при пиролизе жидкостей при температуре до 700°С и давлениях до 20 МПа (Livingston R., Zeldes Н. Apparatus to study the electron spin resonance of fluids under high pressure flowing at high temperature // Rev. Sci. Instrum. 1981. V. 52. N. 9. P. 1352-1357.). Основу реактора составляет цилиндрический кварцевый капилляр, через который в проточном режиме прокачивается изучаемая жидкость. При измерениях капилляр размещается между полюсами электромагнита в резонаторе спектрометра, что позволяет регистрировать спектры ЭПР растворенных соединений во внутреннем объеме капилляра. Основной недостаток известного устройства заключается в низкой чувствительности из-за малого внутреннего объема капилляра. Кроме того, проточный принцип действия этого устройства и капиллярная форма не позволяет изучать свойства материалов, модифицированных действием жидкости или сверхкритического флюида, а также регистрировать кинетику протекания процессов в ходе воздействия флюида на материал.

Известна регистрация спектров ЭПР в тонких запаянных капиллярах, способных выдержать значительные давления сверхкритических флюидов (Шаулов А.Ю., Андреева Н.И., Склярова А.Г., Бучаченко А.Л., Ениколопян Н.С., Шаулов Ю.Х. Исследование образования локальных концентраций вблизи критической точки жидкость-газ методом электронного парамагнитного резонанса // ЖЭТФ, 1972, т. 63, Вып. 1(7), с. 157-168; Trukhan S.N., Yudanov V.F., Martyanov O.N. Electron spin resonance of VO2+ radical -ion in sub- and supercritical water // Journal of supercritical fluids. 2011. V. 57. P. 247-250).

Недостатком этих решений является низкая чувствительность, связанная с малым внутренним объемом капилляра, недостаточная однородность температуры внутри капилляра, недостаточная точность определения давления, величина которого рассчитывается теоретически, а не измеряется, а также невозможность изучения твердых материалов, находящихся под воздействием флюида.

Эти недостатки отсутствуют в случае использования реактора, основу которого составляет цилиндрическая толстостенная сапфировая ампула, на глухом конце которой имеется дно. Это решение предложено для регистрации спектров ЯМР. Глухой конец ампулы помещается в рабочую область спектрометра ЯМР (Roe С.Sapphire NMR Tube for High-Resolution at Elecated Pressure // J. Magn. Reson. 1985. V. 63. N. 3. P. 388-391, I.T. Horvath, E.C. Ponce, New valve design for high-pressure sapphire tubes for NMR measurements. Rev. Sci. Instrum., 62(4), 1991, 1104-1105). Главный недостатком этого решения является высокая стоимость и трудность изготовления сапфировой ампулы. Другим недостатком является сложность и низкая надежность узла сочленения сапфировой ампулы и головной части реактора. С одной стороны, это сочленение должно сохранять герметичность при высоком давлении и при различных температурах несмотря на различие в величинах коэффициентов теплового расширения сапфира и металла. В связи с этим узел сочленения требует высокой точности выполнения, при этом используются герметизирующие уплотнительные кольца, деформирующиеся при высоком механических усилиях при сборке узла. С другой стороны сапфир является твердым, но хрупким материалом. Излишние механические усилия при сборке, а также малые смещения и перекосы собираемых элементов приводят к хрупкому разрушению сапфировой ампулы. Еще один существенный недостаток связан с тем, что серийно выпускаемые промышленностью сапфировые трубки имеют в своем материале загрязнения, обладающие паразитным ЭПР сигналом.

Наиболее близким аналогом к настоящему изобретению является реактор высокого давления для регистрации спектров ЭПР (Dukes K.Е., Harbron E.J., Forbes M.D.E., DeSimone J.M. Flow system and 9.5 GHz microwave resonators for time-resolved and steady-state electron paramagnetic resonance spectroscopy in compressed and supercritical fluids // Rev. Sci. Instrum. 1997. V. 68. N. 6. P. 2505-2510), выбранный в качестве прототипа. Основу реактора составляет ампула высокого давления, представляющая собой толстостенную трубку из плавленого кварца, на которой с помощью клея на основе эпоксидной смолы установлены с обоих концов трубки два фланца, позволяющие осуществлять подсоединение к магистралям высокого давления. При необходимости использования реактора в стационарном режиме (без протока), один из фланцев может быть заглушен. Устройство состоит из трех частей: кварцевой трубки с внешним диаметром 9 мм и внутренним 2 мм, длиной около 100 мм, размещаемой в активной зоне ЭПР спектрометра и двух фланцев из нержавеющей стали, адаптированных для подсоединения стандартных фитингов высокого давления стандарта 1\16 дюйма. Это устройство позволяет регистрировать спектры ЭПР жидкостей и сверхкритических флюидов при повышенных давлении и температуре, а также материалов, находящихся под их воздействием.

Недостатком этого устройства является невозможность его использования совместно с серийными ЭПР спектрометрами. Для использования этого устройства предполагается изготовление резонатора специальной конструкции, в который может быть помещена ампула диаметром 9 мм при сохранении его добротности и возможности регистрировать спектры ЭПР. Для этого резонатор снабжен специальной подвижной пластиной, которая позволяет изменять геометрию и добротность резонатора, подстраивая его к геометрии устройства и исследуемому образцу. Другим недостатком устройства является невозможность достаточно точного термостатирования реактора. Градиент температуры в реакторе составляет в этом устройстве 10° при температуре >40°С, то есть фазовое состояние и температура исследуемого флюида оказываются неопределенными. Недостатком устройства является также хрупкость кварцевой ампулы.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание удобного в изготовлении и надежного устройства, позволяющего с использованием серийного оборудования регистрировать спектры ЭПР при высоких давлениях в жидкостях и сверхкритических средах, а также исследовать материалы, находящиеся под действием таких флюидов.

Технический результат настоящего изобретения заключается в уменьшении трудоемкости изготовления и уменьшении стоимости исследования методом ЭПР жидкостей и сверхкритических флюидов. Этот результат является следствием простоты обработки и изготовления ампулы из полимерного материала ПЭЭК, которые могут быть выполнены с использованием стандартного оборудования. Кроме того, техническим результатом является увеличение надежности работы реактора высокого давления и повышение безопасности, обусловленные тем, что ампула из ПЭЭК имеет значительно меньшую хрупкость, чем использовавшиеся ранее материалы. Простота и надежность соединительного узла между ампулой из материала ПЭЭК и телом реактора, достигаются тем, что материал ПЭЭК при стандартных способах соединения и герметизации сочленений допускает некоторую деформацию и, таким образом, обеспечивается герметичность без риска хрупкого разрушения.

Другим техническим результатом является возможность использования серийных спектрометров ЭПР в связи с тем, что разработанный реактор вследствие его простоты имеет достаточно малые геометрические размеры, позволяющие разместить ампулу высокого давления внутри серийного резонатора, а тело реактора между конструкционными элементами стандартного электромагнита ЭПР спектрометра. Техническим результатом является также повышение точности и надежности данных, получаемых в ходе физико-химического исследования жидкостей и сверхкритических флюидов, которые обеспечиваются многолетним совершенствованием серийных ЭПР спектрометров, выпускаемых ведущими мировыми фирмами.

Другим техническим результатом является также возможность регистрации спектров ЭПР материалов в ходе воздействия на них жидкостей и сверхкритических флюидов при точно контролируемых давлении и температуре, которые обеспечиваются как контроллерами и системами термостатирования серийных спектрометров, так и небольшими геометрическими размерами реактора, позволяющими производить эффективный контроль и регулировку его температуры.

Поставленная задача и полученный суммарный технический результат достигаются в результате того, что в реакторе высокого давления для регистрации спектров электронного парамагнитного резонанса, который включает цилиндрическую ампулу высокого давления, имеющую дно и открытый конец, выполненный с возможностью соединения с линией высокого давления, ампула высокого давления с внешним диаметром 5.0-5.5 мм, внутренним диаметром не более 2 мм, длиной 50-150 мм и дном с толщиной не менее 5 мм выполнена из высокопрочного полимера ПЭЭК (полиэфирэфиркетон) и подсоединена своим открытым концом к телу реактора высокого давления.

Последний представляет собой выполненную из нержавеющей стали емкость, причем тело реактора высокого давления выполнено с возможностью разъемного присоединения к линии высокого давления через вентиль высокого давления, а также с возможностью присоединения к телу реактора датчика давления и возможностью установки на внешней поверхности тела реактора электронагревателя и термопары для измерения температуры.

Внутрь тела реактора высокого давления может вводится дополнительная термопары.

Ширина, длина и высота тела реактора не превышают 100 мм. К вентилю высокого давления может быть подключена дополнительная емкость высокого давления, снабженная дополнительными датчиком давления, датчиком температуры, электронагревателем и вентилем высокого давления, при этом вентиль высокого давления выполнен с возможностью разъемного соединения с линией высокого давления. Тело реактора может быть размещено внутри кожуха.

Существо изобретения поясняется схемами, графиками и фотографиями, представленными на чертежах.

Фигура 1. Блок-схема реактора высокого давления для регистрации спектров электронного парамагнитного резонанса.

Фигура 2. Блок-схема реактора высокого давления, снабженная дополнительной емкостью высокого давления.

Фигура 3. Фотография реактора высокого давления по примеру 1.

Фигура 4. Спектры ЭПР стабильного радикала ТЕМПОН в сверхкритическом диоксиде углерода при 60°С и 94 атм. по примеру 2

Фигура 5. Спектры ЭПР нитроксильного радикала ТЕМПОН в полимерном материале L,D-полилактиде при его обработке сверхкритическим диоксидом углерода при 60°С и 94 атм. во временном интервале 13-255 минут по примеру 3.

Реактор представляет собой ампулу высокого давления 1, выполненную из высокопрочного полимера ПЭЭК, присоединенную к телу 2 реактора, изготовленному из нержавеющей стали. На теле реактора имеются порты высокого давления, через которые подсоединены датчик давления 3 и вентиль высокого давления 4. Вентиль 4, установленный на теле реактора высокого давления, снабжен разъемным фитингом высокого давления 5. Порты высокого давления для присоединения к телу реактора ампулы 2 и других элементов представляют собой стандартные резьбовые соединения с использованием герметизирующих уплотнительных колец 6 типа «o-ring».

Рабочая часть реактора (ампула 1 изготовленная из ПЭЭК) помещается внутрь дьюаровской трубки 7, размещенной в серийном резонаторе ЭПР спектрометра 8 между полюсами магнита (на фигуре не показаны). Тело реактора с навесным оборудованием размещается вне чувствительной зоны, и не оказывает воздействия на процесс регистрации спектра.

Термостабилизация рабочей ампулы осуществляется с помощью потока азота или воздуха заданной температуры, подаваемого через дьюаровскую трубку 7, изготовленную из плавленого кварца с внутренним диаметром 6-8 мм. Дьюаровская трубка и температурный контроллер подачи газа являются стандартной частью серийных ЭПР спектрометров.

Температура тела реактора измеряется термопарой 9, закрепленной на теле реактора 2. Тело реактора нагревается до необходимой температуры с помощью малогабаритного электронагревателя 10, установленного на нем.

Для контроля реальной температуры внутри ампулы высокого давления 1, на теле реактора 2 может быть установлен порт высокого давления 11, через который в реактор введена тонкостенная термопара 12. Длина этой термопары выбрана так, чтобы ее рабочий спай был расположен в требуемой части реактора.

Для быстрого напуска жидкости или сверхкритического флюида с исследуемыми образцами может быть использована дополнительная емкость высокого давления 13, показанная на Фиг. 2. Дополнительная емкость 13 оборудована необходимыми датчиками давления 14 и температуры 15, а также нагревателем 16, позволяющими установить в нем требуемые параметры среды. Дополнительная емкость высокого давления снабжена входным вентилем высокого давления 17 и разъемным фитингом высокого давления 18. С помощью прецизионного вентиля высокого давления 19 и капилляра 20 дополнительная емкость высокого давления через фитинг высокого давления 5 подсоединена к вентилю 4 на теле реактора с ампулой высокого давления 1, что позволяет быстро напускать подготовленную среду в реактор и проводить точные измерения в динамике.

Для увеличения однородности температуры в теле реактора высокого давления может быть использован дополнительный кожух (на фиг. 1 и 2 не показан).

Основой разработанного устройства является цилиндрическая ампула высокого давления, имеющая дно и открытый конец. Ампула изготовлена из высокопрочного полимерного материала ПЭЭК (полиэфирэфиркетон). Известно, что чувствительность регистрации спектров ЭПР пропорциональна объему ампулы в резонаторе спектрометра. Прочность материала ПЭЭК позволяет изготовить ампулу, имеющую внутренний диаметр до 2 мм и выдерживающую давление до 150 атм., при температурах до 120°С. Внешний диаметр ампулы определяется внутренним диаметром дьюаровской трубки в системах термостатирования серийных ЭПР спектрометров. Этот диаметр обычно не превышает 6 мм. Таким образом, внешний (5.0-5.5 мм) и внутренний (до 2 мм) диаметры ампулы высокого давления определяются прочностью материала ПЭЭК и геометрическими размерами системы термостатирования спектрометров ЭПР. Этими же параметрами определяется толщина дна ампулы, которая должна быть не менее 5 мм, преимущественно 5-10 мм. При разработке настоящего изобретения было выяснено, что ампула указанных размеров из материала ПЭЭК имеет паразитный сигнал ЭПР. Однако величина этого сигнала невелика, она не препятствует регистрации спектров ЭПР парамагнитных центров в исследуемом материале. Оказалось, что паразитный сигнал ампулы может быть вычтен из регистрируемых спектров.

Тело реактора высокого давления представляют собой выполненную из нержавеющей стали емкость, выполненную с возможностью присоединения к нему магистралей высокого давления и контрольной аппаратуры - датчиков давления и температуры. Тело реактора может иметь форму параллелепипеда, форму цилиндра или другую форму. Геометрические размеры и форма тела реактора определяются расстоянием между конструкционными элементами электромагнита ЭПР спектрометра, между которыми устанавливается реактор высокого давления при регистрации спектра. Расстояние между конструкционными элементами магнита в различных ЭПР спектрометрах обычно не превышает 200 мм. Преимущественно геометрические размеры тела реактора высокого давления (ширина, длина и высота) составляют 30-100 мм каждый. Стенки тела реактора должны выдерживать рабочее давление в нем при регистрации спектра. Для этого специалисту ясно, что обычно достаточно толщины стенок более 3 мм. На теле реактора высокого давления предусмотрены порты для подсоединения датчика давления и вентиля высокого давления, через который реактор подсоединяется к линии высокого давления. Вентиль высокого давления снабжен разъемным фитингом высокого давления, позволяющим оперативно отсоединять реактор высокого давления от линии высокого давления и без потери давления внутри реактора производить необходимые операции: транспортировать реактор к спектрометру ЭПР, устанавливать его в резонатор спектрометра, регистрировать спектр ЭПР и другие. Рабочая часть реактора (глухой конец ампулы высокого давления) помещается в серийный резонатор ЭПР спектрометра, расположенный между полюсами магнита. Тело реактора с навесным оборудованием размещается вне чувствительной зоны, и не оказывает воздействия на процесс регистрации спектра.

Возможность введения внутрь реактора дополнительной термопары обеспечивается установлением на теле реактора высокого давления дополнительного порта. С помощью изменения длины этой термопары имеется возможность контролировать реальную температуру в любой точке внутри реактора высокого давления. Для этого длину части термопары, заводимой во внутренний объем реактора выбирают так, чтобы ее рабочий спай располагался в требуемой части ампулы.

Возможна также установка на теле реактора высокого давления дополнительных портов, которые могут быть использованы для подсоединения дополнительного оборудования или введения в реактор дополнительных реагентов.

На внешней поверхности тела реактора высокого давления устанавливаются электронагреватель и термопара, позволяющие регулировать температуру тела реактора. Управление нагревом осуществляется с помощью терморегулятора с пропорционально-интегрально-дифференциальным (ПИД) методом управлением нагревом.

При регистрации спектра ЭПР температура ампулы высокого давления, присоединенной к телу реактора, устанавливается с помощью потока газа заданной температуры через дьюаровскую трубку, являющуюся штатной деталью системы термостатирования серийных ЭПР спектрометров. Контролируемая температура в реакторе обеспечивается электронагревателем совместно с потоком газа заданной температуры через дьюаровскую трубку.

Для быстрого напуска исследуемой среды в реактор высокого давления при контролируемых давлении и температуре может быть использована дополнительная емкость высокого давления, присоединенная к вентилю высокого давления через разъемный фитинг высокого давления. Соединение реактора высокого давления с дополнительной емкостью высокого давления может осуществляться через металлический капилляр или трубку, выдерживающих нужное давление. При необходимости капилляр (трубка) могут быть теплоизолированы. Дополнительная емкость высокого давления снабжена отдельным датчиками давления и температуры, а также электронагревателем, позволяющими устанавливать в дополнительной емкости высокого давления необходимые температуру и давление. Дополнительная емкость высокого давления снабжена также входным вентилем высокого давления и входным разъемным фитингом высокого давления для подсоединения к линии высокого давления.

Соединения конструкционных элементов реактора высокого давления осуществляются стандартными средствами, а именно посредством резьбовых соединений, накидных гаек и герметизирующих уплотнительных колец типа o-ring, изготовленных из витона, тефлона, меди или других материалов с подходящей пластичностью и термостойкостью.

Для увеличения однородности температуры в теле реактора высокого давления может быть использован дополнительный кожух.

В случае регистрации спектров ЭПР в стационарном режиме реактор высокого давления работает следующим образом. В ампулу высокого давления 1 помещают изучаемый твердый или жидкий материал, после чего ампулу подсоединяют к телу реактора 2. Вентиль высокого давления 4 соединяют через разъемный фитинг высокого давления 5 с питающей линией высокого давления. При необходимости линия высокого давления и реактор высокого давления вакуумируют для удаления воздуха. Затем через вентиль 4 в реактор через линию высокого давления вводят исследуемую газовую, парообразную или жидкую среду. Вентиль высокого давления 4 перекрывают, разъемный фитинг 5 разъединяют, устройство транспортируют и устанавливают в ЭПР спектрометр так, чтобы глухой конец ампулы высокого давления размещался в резонаторе ЭПР спектрометра. Используя поток газа заданной температуры через дьюаровскую трубку 7 спектрометра ЭПР и нагреватель 10 реактора высокого давления, температуру ампулы высокого давления и температуру тела реактора высокого давления доводят до выбранных значений. Эти значения контролируют по показаниям термопар 9 и 12, при этом датчик давления 3 указывает давление в реакторе. Температура тела реактора и температура ампулы высокого давления по желанию экспериментатора могут быть одинаковыми или разными. После установления выбранных значений температур и давления регистрируют спектр ЭПР исследуемой среды. Затем температура и давление среды в реакторе могут быть изменены и после установления нужных значений может быть повторно зарегистрирован спектр ЭПР. Таким образом, имеется возможность регистрировать зависимость спектра ЭПР от температуры и давления среды.

В случае регистрации спектров ЭПР в кинетическом режиме реактор высокого давления работает следующим образом. В ампулу высокого давления 1 помещают изучаемый твердый или жидкий материал, после чего ампулу подсоединяют к телу реактора 2. Вентиль высокого давления 4 соединяют через разъемный фитинг высокого давления 5 с дополнительной емкостью высокого давления 13. Дополнительную емкость высокого давления 13 соединяют с линией высокого давления через входной вентиль 17 и разъемный фитинг 18. При необходимости линию высокого давления, дополнительную емкость 13, реактор 2 и ампулу 1 вакуумируют для удаления воздуха. Вентиль высокого давления 4 перекрывают, и через линию высокого давления, вентиль 17 и фитинг 18 в дополнительную емкость вводят исследуемую газообразную или жидкую среду. Вентиль 17 перекрывают и разъемный фитинг 18 разъединяют. Реактор высокого давления вместе с дополнительной емкостью высокого давления 13 транспортируют и устанавливают в спектрометр ЭПР так, чтобы глухой конец ампулы высокого давления размещался в резонаторе спектрометра. С использованием нагревателя 16 и датчика температуры 15, установленных на дополнительной емкости, в ней устанавливают выбранную температуру. Давление в дополнительной емкости контролируют с помощью датчика давления 14. Одновременно, выбранную температуру устанавливают в теле реактора 2 и ампуле 1, используя нагреватель 10 и поток газа заданной температуры через дьюаровскую трубку 7. После установления нужных давления и температуры открывают вентиль 4, и исследуемая среда, находящаяся в заданном состоянии (температура и давление), заполняет реактор высокого давления и ампулу высокого давления 1. В момент заполнения в заданных условиях начинают протекать химические и физико-химические процессы. Для того, чтобы охарактеризовать скорость этих процессов, производят регистрацию спектра ЭПР и его изменение во времени.

Для регистрации спектров ЭПР в ходе химических реакций выбранные реагенты могут быть введены в ампулу 1 и/или в дополнительную емкость высокого давления 13 и/или в тело реактора высокого давления 2 через установленные на нем порты до начала эксперимента или в ходе его проведения.

Существо изобретения иллюстрируется примерами.

Пример 1.

На фигуре 3 показан реактор высокого давления со следующими размерами: ампула высокого давления 1 выполнена с внешним диаметром 5.5 мм, внутренним диаметром 1.6 мм, длиной 115 мм и дном с толщиной 6 мм. Ампула реактора высокого давления изготовлена из материала ПЭЭК (полиэфирэфиркетон) марки ZX-324, "Wolf-Kunststoff-Gleitlager GmbH" (Германия) Ампула 1 присоединена к телу реактора высокого давления 2 с использованием уплотнения 6 в виде кольца o-ring с внешним диаметром 9 мм, сечением кольца диаметром 3 мм, выполненного из стандартного материала на основе бутадиен-нитрильного каучука (NBR). Тело реактора высокого давления 2 выполнено в виде цилиндрической детали изготовленной из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т. со следующими размерами: длина - 24 мм, ширина - 24 мм, высота - 30 мм. Навесное оборудование на теле реактора (фитинг 11 для ввода термопары 12, датчик давления 3, вентиль высокого давления 4 и при необходимости другое оборудование) установлено на тело реактора посредством резьбовых соединений высокого давления с использованием конических резьб стандарта NPT 1/16 и NPT 1/8. Эти соединения позволяют осуществлять установку фитингов высокого давления с соединениями стандарта типа Swagelok или его аналогов. Для измерения температуры тела реактора использована стандартная термопарой К-типа 9, закрепляемой на корпусе с помощью теплопроводящего эпоксидного клея. Для контроля реальной температуры внутри ампулы высокого давления 1, на теле реактора 2 установлен порт высокого давления, выполненный в виде фитинга высокого давления 11 типа CMCT-1-1N-S316 (Hy-lok, или его аналог), через который в реактор введена тонкостенная термопара 12 в нержавеющем капилляре диаметром 0.5 мм.

Пример 2.

Для регистрации спектра ЭПР в сверхкритическом диоксиде углерода в ампулу 1 помещали рассчитанное количество стабильного радикала ТЕМПОН (4-оксо-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-1-оксил, 4-оксо-ТЕМПО). Ампулу подсоединяли к телу реактора 2, а реактор подсоединяли к линии высокого давления через разъемный фитинг 5 и вентиль 4. Линию высокого давления и реактор вакуумировали для удаления атмосферного воздуха. Температуру тела реактора 2 поднимали до 65° и в реактор подавали газообразный диоксид углерода до давления 96 атм. Затем вентиль 4 закрывали, разъемный фитинг 5 разъединяли, и реактор высокого давления устанавливали в серийный спектрометр ЭПР Bruker ЕМХ Plus. Устанавливали одинаковую температуру ампулы 1 и тела реактора 2, используя нагреватель 10 и поток газа через дьюаровскую трубку 7. Зарегистрированные спектры ЭПР при 60° и 94 атм представлены на Фиг. 4.

Пример 3

Для регистрации спектров ЭПР, характеризующих процесс диффузии стабильного радикала ТЕМПОН (4-оксо-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-1-оксил, 4-оксо-ТЕМПО) в полимер L,D-полилактид в сверхкритическом диоксиде углерода, 300 мг полимера помещали в ампулу 1 совместно с 1 мг стабильного радикала ТЕМПОН. Ампулу присоединяли к телу реактора 2, который соединялся через вентиль 4 и разъемный фитинг 5 с дополнительной емкостью высокого давления 13. Через линию высокого давления откачивали воздух, затем вентиль 4 закрывали. В дополнительную емкость 13 подавали диоксид углерода до давления 96 атм. при температуре 65°С. Входной вентиль 17 перекрывали, разъемный фитинг 18 разъединяли и реактор устанавливали в спектрометре ЭПР. Температуру реактора устанавливали 60°С с помощью нагревателя 10 и потока газа через дьюаровскую трубку 7. После установления температуры вентиль 4 открывали, и в реактор поступала среда сверхкритического диоксида углерода. Спектры ЭПР, зарегистрированные начиная с этого момента, представлены на Фиг. 5. Они отражают процесс перехода стабильного радикала из сверхкритического флюида в полимерную среду при 60°С и 94 атм.

Приведенные примеры подтверждают возможность промышленного применения предлагаемого изобретения.

1. Реактор высокого давления для регистрации спектров электронного парамагнитного резонанса, включающий цилиндрическую ампулу высокого давления, имеющую дно и открытый конец, выполненный с возможностью соединения с линией высокого давления, отличающийся тем, что ампула высокого давления с внешним диаметром 5.0-5.5 мм, внутренним диаметром не более 2 мм, длиной 50-150 мм и дном с толщиной не менее 5 мм выполнена из высокопрочного полимера и подсоединена своим открытым концом к телу реактора высокого давления, представляющему собой выполненную из нержавеющей стали емкость, тело реактора высокого давления выполнено с возможностью разъемного присоединения к линии высокого давления через вентиль высокого давления, а также с возможностью присоединения к телу реактора датчика давления и возможностью установления на внешней поверхности тела реактора электронагревателя и термопары для измерения температуры.

2. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве высокопрочного полимера применен полиэфирэфиркетон.

3. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что тело реактора высокого давления выполнено с возможностью введения внутрь реактора дополнительной термопары.

4. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что ширина, длина и высота тела реактора не превышают 100 мм.

5. Реактор из п. 1, отличающийся тем, что к вентилю высокого давления присоединена дополнительная емкость высокого давления, снабженная дополнительными датчиком давления, датчиком температуры, электронагревателем и вентилем высокого давления, при этом вентиль высокого давления выполнен с возможностью разъемного соединения с линией высокого давления.

6. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кожух, в котором размещено тело реактора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники. Силовое и управляющее устройство (1) для средневольтного оборудования содержит силовой и управляющий модуль (2), имеющий первый порт (21) питания, выполненный с возможностью электрического соединения с источником (60) электропитания; первое управляющее устройство (3), электрически соединенное в рабочем режиме с первым портом питания и источником электропитания, причем первое управляющее устройство выполнено с возможностью предотвращения подачи электропитания на силовой и управляющий модуль через первый порт питания, если рабочая температура силового и управляющего устройства ниже первого порогового значения (ТН1), отражающего минимальную рабочую температуру, предусмотренную для силового и управляющего модуля.

Изобретение относится к измерению направления или напряженности магнитных полей. Способ измерения постоянного магнитного поля путем измерения параметра, возникающего на обкладках конденсатора из диэлектрического материала, снабженного двумя токопроводящими пластинами с выводами, установленными параллельно друг к другу, где диэлектриком является композит, при помещении его в магнитное поле, при этом применяют композит магнитожидкостной с 10% содержанием частиц из нанокристаллического магнитномягкого материала с высокой магнитной проницаемостью (μ≥50000) продолговатой формы и размеров, лежащих в пределах 1-100 мкм, измерение емкости производят на частоте 1 МГц, и величину магнитного поля определяют по градуировочной кривой или по известной величине, характеризующей чувствительность конденсатора.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к магнитно-резонансной системе исследования пациента с подвижным держателем пациента. Система содержит зону исследования, магнит для приложения статического магнитного поля в зоне исследования, держатель пациента с опорной поверхностью, RF-антенну, имеющую фиксированное геометрическое отношение с опорной поверхностью, причем держатель пациента установлен подвижно в направлении, поперечном к опорной поверхности, причем магнит имеет опорную раму и снабжен мостовым элементом, установленным на опорной раме и подвижно в направлении, поперечном к опорной поверхности, и мостовой элемент поддерживает держатель пациента, магнит является магнитом цилиндрической формы с зазором, в котором расположена зона исследования, причем элементы кожуха обеспечены между мостовым элементом и внутренней стенкой зазора или между держателем пациента и внутренней стенкой зазора.

Изобретение относится к области измерений индукции магнитного поля с помощью магнитометра, например, феррозондового типа. Сущность изобретения заключается в преобразовании индукции магнитного поля ВМП в цифровой или аналоговый сигнал S1(ВМП) с последующей компенсацией температурной погрешности первичного датчика.

Изобретение относится к области разработки биомедицинских сенсоров новых поколений, а именно к созданию секторов на поверхности приборов спинтроники. В биомедицине разделение здоровых и больных клеток основано на разной вероятности захвата магнитных наночастиц или микрочастиц клетками в зависимости от их состояния.

Группа изобретений относится к обеспечению безопасности пациента при работе с магнитно-резонансным томографом (МРТ). Система магнитно-резонансной томографии (МРТ) содержит сборку кабелей, содержащую электропроводящий кабель и многожильное оптическое волокно, собранное вместе с электропроводящим кабелем для образования сборки кабелей; электрический компонент, соединенный с электропроводящим кабелем кабельной сборки; устройство считывания формы волокна, оптически связанное с многожильным оптическим волокном кабельной сборки и выполненное с возможностью измерения коэффициента отражения света, введенного в многожильное оптическое волокно, и вычисления формы кабельной сборки на основании измеренных значений коэффициента отражения; процессор, выполненный с возможностью обнаружения части электропроводящего кабеля, подверженной явлению резонанса на частоте магнитного резонанса, на основании формы, вычисленной для многожильного оптического волокна в сборке с электропроводящим кабелем.

Группа изобретений относится к области техники магнитно-резонансной (MR) визуализации. Способ MR-визуализации объекта, позиционированного в объеме исследования MR-устройства (1), при этом способ содержит этапы, на которых: a) постепенно варьируют градиентный вектор магнитного поля от начальной позиции к конечной позиции по множеству промежуточных позиций, пока определенное число RF-импульсов излучается в присутствии градиента магнитного поля; b) постепенно варьируют градиентный вектор магнитного поля снова от начальной позиции к конечной позиции по множеству промежуточных позиций, пока определенное число MR-эхо-сигналов получается в присутствии градиента магнитного поля; c) дискретизируют сферический объем в k-пространстве посредством повторения этапов a) и b) определенное число раз для различных начальных, промежуточных и/или конечных позиций; восстанавливают MR-изображение из полученных MR-эхо-сигналов.

Группа изобретений относится к области магнитно-резонансной (МР) визуализации. МР-визуализация содержит этапы: подвергания объекта воздействию визуализирующей последовательности РЧ-импульсов и переключаемых градиентов магнитного поля, при этом визуализирующая последовательность представляет собой стационарную последовательность, содержащую множество многократно применяемых блоков сбора данных, при этом каждый блок сбора данных содержит два сегмента, непосредственно следующие друг за другом, а именно: i) первый сегмент, начинающийся с излучаемого к объекту РЧ-импульса возбуждения, при этом продолжительность первого сегмента целократна заданному временному интервалу T, и ii) второй сегмент, начинающийся с излучаемого к объекту РЧ-импульса перефокусировки и содержащий считывающий градиент магнитного поля и градиент магнитного поля фазового кодирования, при этом продолжительность второго сегмента целократна временному интервалу T сбора одного или более фазокодированных сигналов спинового эха в последовательности блоков сбора данных и реконструкции одного или более МР-изображений из собранных сигналов спинового эха.

Группа изобретений относится к радиочастотной (РЧ) катушке для использования в пространстве для исследований системы формирования магниторезонансных (МР) изображений.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам визуализации внутренних органов тела. Способ обнаружения фазового шума при формировании изображения магнитно-резонансной томографии содержит этапы, на которых принимают устройством магнитно-резонансной томографии (МРТ) исходный опорный сигнал от устройства визуализации, причем устройство МРТ использует катушки беспроводной связи, распространяющие сигналы изображения на основании тактового генератора цифрователя, чтобы получить данные изображения, используемые устройством визуализации для формирования изображения МРТ, сформированный на основании системного тактового генератора, которым желательно распространять сигналы изображения, разделяют устройством МРТ исходный опорный сигнал на первый и второй опорные сигналы, регулируют устройством МРТ фазовый сдвиг второго опорного сигнала, чтобы сформировать ортогональный опорный сигнал, определяют устройством МРТ произведение первого опорного сигнала с ортогональным опорным сигналом, и определяют устройством МРТ индикацию, указывающую достоверность данных изображения, на основании произведения.

Изобретение относится к области спектроскопии, а именно к устройствам для регистрации спектров электронного парамагнитного резонанса в жидкостях и сверхкритических флюидах при высоком давлении. Реактор высокого давления для регистрации спектров электронного парамагнитного резонанса содержит ампулу высокого давления, выполненную из высокопрочного полимера ПЭЭК, и изготовленное из нержавеющей стали тело реактора. Ампула имеет внешний диаметр 5.0-5.5 мм, внутренний диаметр не более 2 мм, длину 50-150 мм и дно с толщиной не менее 5 мм. Открытый конец ампулы присоединен к телу реактора, которое выполнено с возможностью разъемного присоединения к линии высокого давления через вентиль высокого давления, а также с возможностью присоединения к телу реактора датчика давления. Тело реактора снабжено электронагревателем и термопарой для измерения температуры. Технический результат - повышение надежности работы реактора высокого давления и повышение безопасности, уменьшение трудоемкости изготовления устройства. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх