Вакуумные микровесы

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ Сфеэ Сееетскик Сфциаектнческ их Республик(51)м, к . 6 01 6 1/40 Государственный комитет СССР но дедам изобретений н открытий(7) Заявитель Московский ордена Трудового Красного Знамениинститут химического машиностроения(54) ВАКУУМНЫЕ МИКРОВЕСЫ Изобретение относится к гравиметрии и может быть использовано примикрогравиметрических исследованиях вфизике твердоготела, химии, металлургии. %Известны вакуумные микровесыГулбрансена, содержащие вакуумированный стеклянный корпус, в которомна вольфрамовой опоре размещено кварцевое коромысло, связанное через ни- тфти подвеса с контргрузом и исследуемам образцом, в которых измерение ве-,са исследуемого образца, меняющеговес под действием физико-хнмическихпревращений, осуществляется по отклонению коромысла весов от начальногоположения (1,Недостатком известных весов является их невысокая точность, обусловленная сложностью калибровки и ненадежностью метода контроля отклонения коромысла,Наиболее близкими по техническойсущности являются электромагнитныевакуумные весы, содержащие кварцевый 25вакуумированный корпус с коромыслом,снабженным обмоткой и размещенным наупругом ленточном подвесе, установленным в зоне действия постоянногомагнита и катушки подмагничивания, 30 причем на каждом плече коромысла закреплена нить, первая из которых связана с противовесом, а свободный конец второй размещен в термостате для подвеса испытуемого образца 12.Однако такие весы, несмотря иа,их удовлетворительную точность, имеют невысокую помехозащищенность в работе при давлениях 10 " - 10 ф 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 - повьааение 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 поверхнос" тями разной степени черноты и установленной в дополнительном термо-стате, закрепленном на корпусе весов,На чертеже схематически показанывакуумные микранесы.Весы, содержат кварцевый корпус 1,йакуумируеьый через патрубок 2 иснабженный шлнфами 3 для подсоединения сменных колб 4 и 5, в которыхразмещены соответственно противовес6 и исследуемый образец 7, связанныечерез нити подвеса 8 с коромыслом 9,укрепленном на упругом ленточном подвесе 10 и снабженном обмоткой 11, находящейся внутри катушки подмагничивания 12 в зоне действия постоянногомагнита 13. Колба 5 с образцом 7помещена в термостат 14, а слюдянаяпластина 15, связанная с коромыслом9, расположена в термостате 16, Нижняя поверхность слюдяной пластины 15эачернена, а верхняя - покрыта слоемнапыленного алюминия и полированадо степени черноты порядка 0,08-0,12.-"Яо начала взвешивания калибров- , щка микровесов, компенсирующая погрешности от радиометрических сил, вызываемых термомолекулярными потоками, изаключающаяся в том, что к нитям подвеса 8 прикрепляют противовес 6 иидентичный по геометрическим и весовым параметрам исследуемому образцу 7макетный 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 стро.го горизонтальное положение, что соответствует отсутствию тока в обмотке 11 коромысла 9, 35Посколькупри нарушении перпендиакулярности катушки подмагничивания иобмотки коромысла весов, возникающийпри изменении веса исследуемого образца, высокочастотный ток, проходя рщий через катушку подмагничиванияизменяет свое значение, изменениезначения тока катушки подмагничивания усиливается и подается на об -могтку коромысла, которое полем постоянного магнита возвращается в исходное положение. При этом радиометрические силы, действующие на системуподвеса, компенсируются радиометрическими силами, возникающими из-заразности температур черненой и поли-рованной поверхностей слюдяной пластины 15. Таким образом, находится тарировочная зависимость температурытермостата 16 от температурытермо-стата 14 для нулевого положения коромысла 9, учитывающая кажущуюся потерю веса от радиометрических сил.Весы работают следующим образом.:Для проведения процесса вввеши- ванйя "макетный образец эамейяетсяисследуемым образцом 7, включаетсятермостат 14, в термостате 16, в соответствии с найденной зависимостью " фподдерживается определенная температура, катушка подмагничивания 12 запитывается высокочастотным током, изменяющим свое значение при потере веса 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 сниэить требования к точности изготовления системы подвески, к точности термостатирования и,в конечном счете, повысит помехозащищенность несов от термомолекулярных потоков, возни- . кающих из-за разницы температурот-.дельных элементов конструкции весов,При микровзвешивании при криогенныхтемпературах, термостаты заменяютсясосудами Дьюара, а слюдяная пластинаустанавливается черненой сторонойвверх, при этом процесс компенсациирадиометрических сил останется неизменным,формула изобретенияВакуумные микровесы, содержащиекварцевый вакуумируемый кбрпус с коромыслом, снабженным обмоткой и размещенным на упругом ленточном подвесе,установленном н зоне действия постоянного магнита и катушки подмагничивания, причем на каждом плече коромыслазакреплена нить, первая из которыхсвязана с противовесом, а свободныйконец второй размещен в термостатедля подвеса испытуемого образца, о тл и ч а ю щ и е с я тем, что, с цельюповышения точности за счет исключениявлияния на результаты измерений действия термомолекулярных потоков, плечо коромысла, связанное с противовесом, снабжено размещенной в однойплоскости с осью качания весон слюдяной пластиной, выполненной с поверхностями разной степени черноты и установленной в дополнительном термостате, закрепленном на корпусе весов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Микровзвешивание в вакууме.Труды конференции, 1960, под.ред.М.Ж. Каца, М.,"Металлургия", 1965,т,1, с.16, рис. 5.2. йоЬепв В, Ецссцаг.опт оГ часцце всгоЪа)апсе геадпць "Часыцщ".1971, 21, 9 7, р. 265-267. Пер, экспресс-информация, "Вакуумная техни.ка", 1972, ВИНИТИ, Р 4, с, 31 (прототип).Подпимитета СССРоткрытийя наб , д. 4/