УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ДЕРЖАТЕЛЬ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДАМИ СВЕРХБЫСТРОЙ КАЛОРИМЕТРИИ НА ЧИПЕ И РАМАНОВСКОЙ МИКРОСКОПИИ В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ Российский патент 2024 года по МПК G01N25/20 B82Y35/00 

Описание патента на изобретение RU2826425C2

Область техники

Заявляемое изобретение относится к научному приборостроению и может быть использовано при проведении измерений теплофизических и спектроскопических свойств образца методами сверхбыстрой калориметрии на чипе и рамановской микроскопии в режиме реального времени. Универсальный держатель предназначен для проведения in situ исследований материалов различного типа, например, на рамановских микроскопах, оборудованных XYZ подвижными столиками для размещения заявляемого универсального держателя. Кроме того, держатель позволяет проводить любую комбинацию исследования свойств образцов методами рамановской спектроскопии и сверхбыстрой калориметрии на чипе.

Уровень техники

Из уровня техники известны технические решения, раскрывающие блоки держателей сенсоров для сверхбыстрой калориметрии на чипе (далее нанокалориметрических сенсоров), обеспечивающие жесткую фиксацию нанокалориметрического сенсора.

Так, из патента RU 2620029 C1 известен блок держателей нанокалориметрических сенсоров, представляющий собой пластину коннектора из инертного материала, выполненную с возможностью жесткого пространственного крепления электрической платы, обеспечивающей переход от 20-контактного разъема держателя нанокалориметрического сенсора к 25-контактному разъему D-Sub блока управления нанокалориметра, а также разъема для подключения второго эталонного нанокалориметрического сенсора, используемого при снятии базовой линии.

Однако в таких измерениях необходимо использование дополнительного эталонного сенсора и, как следствие, дополнительного слота для него, что сильно ограничивает рабочую область эксперимента. Кроме того, ввиду конструктивных особенностей известного держателя, отсутствует возможность его использования в рамках совмещения с другими аналитическими методами. Поскольку данный держатель представляет собой коннектор и основу с двумя сенсорами, электронная плата коннектора имеет значительные размеры и встроена в металлическую рамку. Такое расположение и используемые материалы требуют дополнительных временных затрат для создания конструкции.

Ввиду конструктивной сложности известный держатель обладает существенной стоимостью и не имеет возможности адаптации к различным типам микроскопов. Кроме того, известный из данной установки держатель также подразумевает слот для эталонного сенсора, что увеличивает его габариты.

Из патента RU 2646953 известен держатель нанокалориметрического сенсора для измерения теплофизических параметров образца, а также структуры и свойств его поверхности. Держатель дает возможность проведения экспериментов с одновременным использованием данных методов, что позволяет проводить in-situ исследования структуры и свойств поверхности, а также теплофизических свойств материалов различного типа с возможностью одновременного снятия базовой линии. Устройство представляет собой приставку к сканирующей головке атомно-силового микроскопа, совмещенную с прецизионным XY столиком.

Основными недостатками данной системы является конструкционная сложность в реализации применяемой приставки держателя. Кроме того, не учитывается вибрационная активность на сенсоре в процессе эксперимента.

Из патента RU 2593209 известен блок держателя нанокалориметрического сенсора, предназначенный для размещения в дифрактометре на X-Y-Z движителе (столике), дает возможность проведения экспериментов с одновременным использованием данных методов, что позволяет проводить in-situ исследования структуры и теплофизических свойств материалов различного типа. Держатель представляет собой пластину из инертного материала, на которой есть возможность жесткого пространственного крепления электрической платы, обеспечивающей переход от 20-контактного разъема держателя нанокалориметрического сенсора к 25-контактному разъему D-Sub блока управления нанокалориметра.

Основными недостатками известного держателя являются технологическая сложность изготовления, а также его массивность, ввиду использования металлических составляющих.

Известно совмещение каждого из методов с другими физико-химическими методами. Например, методов нанокалориметрии и оптической микроскопии, рамановской микроскопии и атомно-силовой микроскопии (патент US 20020105641 A1).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является решение держателя, раскрытого при описании изобретения по патенту US 10060804 B2. Известный держатель, фиксирующий нанокалориметрический чип, используется при реализации совмещения метода нанокалориметрии и различных методов спектроскопических исследований, предусматривающих использование держателя образца. Конструкция держателя выполнена металлической, с дополнительным усложнением в виде системы охлаждения. Изготовление такой системы занимает длительное время, требует специальных навыков и материалов, увеличивает стоимость держателя.

Кроме того, конструкция прототипа предусматривает наличие двух чипов - эталонного и чипа с образцом. Таким образом, велика вероятность погрешностей эксперимента, так как чипы могут быть из различных партий и, соответственно, незначительно, но все же отличаться один от другого. Кроме того, конструкция держателя выполнена закрытой, то есть не может быть использована при необходимости совмещения с другими методами.

Таким образом, техническая проблема, решаемая посредством заявляемого изобретения, заключается в необходимости преодоления недостатков, присущих приведенным выше аналогам и прототипу, за счет создания конструкции универсального держателя образцов, который может быть использован при проведении исследований материалов как методами сверхбыстрой калориметрии на чипе, так и рамановской микроскопии в режиме реального времени, и более того, может быть адаптирован под любую комбинированную систему нанокалориметра и рамановского микроскопа, что открывает широкие возможности в его применении и дальнейшей интеграции с различными устройствами при реализации других методов исследований.

Краткое раскрытие сущности изобретения

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого универсального держателя, заключается в упрощении его конструкции, в том числе за счет использования полимерных материалов для изготовления держателя, а также использования методов 3D-печати для его изготовления. К техническим преимуществам заявляемого устройства относится также уменьшение массы устройства, в том числе, за счет использования полимерных материалов. Кроме того, держатель предусматривает отказ от двухсенсорной системы (использования эталонного сенсора), что позволяет снизить стоимость конструкции, а также уменьшить ее размеры. Благодаря высокой скорости полимерной печати появляется возможность изменять не только геометрические размеры универсального держателя, но и материалы, из которых изготавливается устройство, что позволяет регулировать его гибкость и жесткость, что необходимо в эксперименте в условиях повышенных внешних вибраций и шумов. Благодаря широкодоступным на данный момент методам объемной печати возможно с помощью необходимого программного обеспечения смоделировать держатель с необходимыми геометрическими параметрами.

Заявленный технический результат достигается тем, что в универсальном держателе, предназначенном для проведения измерений теплофизических и спектроскопических свойств образца методами сверхбыстрой калориметрии на чипе и рамановской микроскопии, включающем коннектор с нанокалориметрическим сенсором, выполненный с возможностью фиксации посредством зажима к основе держателя, согласно техническому решению, основа представляет собой полимерную гибкую пластину, в центральной части которой с одной стороны выполнено Т-образное утолщение, а с другой стороны выполнена прямоугольная выемка для предварительной фиксации и центрирования коннектора с нанокалориметрическим сенсором, расположенного параллельно плоскости основы, а также отверстие для доступа лазерного луча рамановского микроскопа, при этом коннектор выполнен съемным в виде пластины со сквозным отверстием, обеспечивающим доступ к активной области нанокалориметрического сенсора. Полимерная основа держателя изготовлена методом 3D-печати. Зажим также может быть выполнен полимерным. В качестве полимера для изготовления основы используют коммерчески доступные полимерные смолы для фотополимерной печати. Отверстие в пластине коннектора может быть выполнено прямоугольным для доступа лазерного луча рамановского микроскопа. Размеры прямоугольной выемки в полимерной основе соответствуют размерам коннектора с нанокалориметрическим сенсором. Коннектор с нанокалориметрическим сенсором имеет толщину не более 4 мм. Коннектор имеет 10 контактных гнезд для соединения с контактами нанокалориметрического сенсора, а также 20 контактных гнезд для соединения с контактами основного блока нанокалориметра. В пластине полимерной основы держателя могут быть выполнены выемки с размещенными в них постоянными магнитами для фиксации коннектора с нанокалориметрическим сенсором.

Краткое описание чертежей

Заявляемое изобретение поясняется следующими чертежами и изображениями, где:

на фиг.1 изображен коннектор для нанокалориметрического сенсора (вид снизу),

на фиг.2 изображен коннектор для нанокалориметрического сенсора (вид сверху),

на фиг.3а и 3б представлен заявляемый универсальный держатель в разобранном и собранном виде соответственно,

на фиг.4 представлено изображение полимерной основы в сборе с нанокалориметрическим сенсором и зажимом,

на фиг.5 приведена модель полимерной основы заявляемого держателя (вид сверху),

на фиг.6 приведена модель полимерной основы заявляемого держателя (вид снизу),

на фиг.7 приведена модель полимерного зажима нанокалориметрического сенсора,

на фиг.8 представлены графики зависимости изменения температуры на нанокалоримерическом сенсоре в зависимости от мощности пучка рамановского излучения, направленного в центр рабочей области сенсора,

на фиг.9 приведены примеры сигналов для мощностей лазера 3,2% и 100%,

на фиг.10 приведен спектр кофеина на стекле и на нанокалориметрическом сенсоре.

Позициями на чертежах обозначены:

1. Полимерная основа,

2. Коннектор

3. Нанокалориметрический сенсор,

4. Зажим,

5. Т-образное утолщение,

6. Прямоугольная выемка под коннектор,

7. 20-контактный разъем,

8. 10-контактное гнездо для крепления нанокалориметрического сенсора,

9. Отверстие для доступа лазерного луча,

10. Сквозное отверстие в коннекторе,

11. Выемки в полимерной основе для размещения магнитов.

Осуществление изобретения

Заявляемый универсальный держатель позволяет проводить эксперименты с использованием только одного нанокалориметрического чипа путем последовательной записи калориметрических сигналов для пустого чипа и чипа с образцом. Разность в записанных тепловых сигналах и является калориметрической кривой образца. Такая методика проведения экспериментов позволяет повысить качество получаемых данных, т.к. базовый сигнал, используемый для вычитания базовой линии, получен на том же самом чипе, что исключает дополнительную ошибку, связанную с флуктуациями качества нанокалориметричеких чипов, что, например, случается при использовании чипов из различных партий.

Заявляемый универсальный держатель включает полимерную основу 1, выполненную методами 3D-печати и коннектор 2 с нанокалориметрическим сенсором 3. В качестве полимеров для изготовления основы могут быть использованы коммерчески доступные полимерные материалы, например, ASIGA, Wanhao, Anycubic, обладающих широким спектром различных характеристик. Использование материалов с различными свойствами позволяет регулировать упругие свойства изготавливаемой основы и зажима, а также облегчить массу держателя.

Основа представляет собой гибкую пластину, форма и размеры которой выбраны с обеспечением возможности проведения in situ теплофизических и спектроскопических экспериментов. Так, с одной стороны пластины выполнено Т-образное утолщение 5 для предварительной фиксации и центрирования коннектора с нанокалориметрическим сенсором, С противоположной стороны пластины основы выполнена прямоугольная выемка 6. В данную выемку помещен коннектор с сенсором. В центральной части пластины выполнено сквозное отверстие 9 в зоне размещения сенсора. В основе по углам пластины могут быть выполнены 4 несквозных отверстия (выемки) для размещения магнитов диаметром 2-7,5 мм в зависимости от необходимой силы фиксации основы на предметном столике. Также основа может быть снабжена двумя сквозными отверстиями, позволяющими при особой необходимости фиксировать коннектор с сенсором при помощи двух винтов типа М2, располагающихся непосредственно под отверстиями коннектора. Основа также снабжена двумя несквозными отверстиями для фиксации сенсора при помощи полимерного зажима 4 с винтами типа М2.

Коннектор и сенсор представляют собой электронную плату, осуществляющую функцию передачи аналогового сигнала от коннектора с нанокалориметрическим сенсором до электронного контрольного блока нанокалориметра и гибкой полимерной основы держателя. Коннектор представляет собой плату с 20-контактный разъемом 7 и закреплен на основе параллельно плоскости пластины в прямоугольной выемке (фиг.1, 2), при необходимости зафиксирован зажимом 4. Коннектор имеет 10 контактных гнезд для соединения с контактами нанокалориметрического сенсора. Разъем закреплен к 20 контактному гнезду с отведенными гибкими проводами, что обеспечивает передачу электрических сигналов от сенсора до основного блока нанокалориметра. Гибкие провода необходимы во избежание механических напряжений при перемещении универсального держателя, каждый провод экранирован для уменьшения шумов во входные и выходные сигналы нанокалориметрического сенсора. В основе держателя предусмотрены 7 отверстий 11 для крепления к основной экспериментальной платформе при помощи магнитов, например, на подвижный столик рамановского микроскопа.

Нанокалориметрический сенсор жестко зафиксирован и подключен к коннектору. В коннекторе выполнено отверстие 10, обеспечивающее просвет активной зоны сенсора для хода лазерных лучей рамановского микроскопа. Жесткая фиксация крайне важна в условиях совмещения нескольких экспериментальных методик. Жесткая фиксация нанокалориметрического сенсора необходима, чтобы лазер рамановского микроскопа проходил через центр активной области нанокалориметрического сенсора, размер которой составляет, преимущественно, 100 мкм на 100 мкм. Луч лазера рамановского микроскопа и центр активной области нанокалориметрического сенсора расположены строго на одной оси, перпендикулярной плоскости детектора устройства измерения параметров образца. Данная геометрия достигается благодаря жесткой фиксации блока держателя непосредственно к столику рамановского микроскопа.

Заявляемый держатель предусматривает возможность отказа от двухсенсорной системы, что позволяет удешевить стоимость конструкции, а также уменьшить размеры держателя, и, как следствие, способствует минимизации погрешности, вносимой вторым сенсором, при возможном различии в технических характеристиках сенсоров. Конструкция аналогов предусматривала наличие дополнительного слота для второго эталонного сенсора, что значительно увеличивало размеры держателя и не позволяло проводить совмещения с некоторыми приборами. В заявляемом держателе используется один сенсор, на котором проводятся измерения базовой линии, без дальнейшего вмешательства в ход эксперимента.

Данный универсальный держатель является намного более простым и быстрым в реализации и конструктивно может быть адаптирован под любую комбинированную систему нанокалориметра и рамановского микроскопа, что открывает широкие возможности в его применении и дальнейшей интеграции с другими методами. Использование различных материалов в качестве полимера для 3D-печати с заданными свойствами позволит проводить эксперименты при различных внешних условия, например, в условиях повышенной вибрационной активности или в условиях низких и высоких температур. Различные коммерчески доступные фотополимерные смолы имеют различную вязкость, температуру плавления, температуру тепловой деформации, износостойкость, прочность на изгиб и прочие характеристики, комбинируя которые возможно изготовить основу с заданными свойствами.

Заявляемый держатель используют следующим образом. Нанокалориметрический сенсор с образцом подключают к коннектору, затем коннектор помещают в прямоугольную выемку на основе и закрепляют при помощи зажима и двух винтов. При необходимости коннектор также можно дополнительно закрепить двумя винтами. Затем систему держателя «сенсор-коннектор-основа» подключают к основному блоку нанокалориметра, и помещают на предметный столик под рамановский микроскоп для выравнивания. В таком виде система готова к началу эксперимента.

Уникальность универсального держателя состоит в возможности совмещения нескольких приборов, таких как нанокалориметр и рамановский микроскоп. Такое совмещение становится возможным благодаря специальной конструкции держателя нанокалориметрического сенсора, а именно возможности размещения сенсоров отдельно от основного управляющего блока нанокалориметра. Конструктивные особенности прибора позволяют проводит in situ теплофизические и спектроскопические эксперименты, а именно проводить многофакторный анализ структуры и свойств образца при воздействии различных внешних факторов, таких как изменение температуры, электрических и магнитных полей. В ходе проведения испытаний в полимере могут проходить процессы деструкции, структурной реорганизации, плавления и др. Комбинация двух методов анализа в процессе in situ эксперимента позволяет получать наиболее полную информацию о структуре и свойствах образца, устраняя возможные неоднозначности в интерпретации результатов.

Заявляемое устройство предусматривает возможность исследовать образцы массами от десятков пикограмм до сотен нанограмм. Верхний температурный диапазон нанокалориметрических сенсоров достигает 450°С. Использование однотипных сенсоров из серии XEN392 с различной активной областью сенсора компании XENSOR, значительно упрощает процесс калибровки и обработки результатов. Необходимость калибровки возникает только в случае смены типа используемых сенсоров.

Основная плата коннектора подключается к управляющему блоку нанокалориметра посредством гибких проводов, обеспечивающих стабильную передачу сигнала от нанокалориметрического сенсора к прибору и исключающих посторонние возмущения.

Заявляемый универсальный держатель позволяет снимать базовую линию с основного сенсора, с последующим нанесением на него образца, не используя другие сенсоры. Вычитание базового сигнала из сигнала сенсора с образцом обеспечивает необходимый сигнал от чистого образца. Такой последовательный тип проведения эксперимента повышает качество получаемых данных, ввиду отсутствия дополнительного эталонного чипа, относительного которого обычно происходит пересчет сигнала образца. Кроме того, данная особенность позволит существенно уменьшить размеры универсального держателя, и позволит проводить совмещение с системами в условиях ограниченного рабочего пространства.

Заявляемые конструктивные особенности обеспечивают стабильную фиксацию активной области нанокалориметрического сенсора и защиту от внешних воздействий.

Основа держателя и зажим (фиг.3) фиксируют образец в процессе эксперимента. Такая система необходима для того, чтобы лазерный луч попадал в активную зону нанокалориметрического сенсора размерами 100 на 100 микрон, которая в свою очередь располагается над сквозным отверстием, обеспечивающим проход лучей через объект исследования (образец).

На фиг.8 представлены графики зависимости изменения температуры на нанокалориметрическом сенсоре в зависимости от мощности пучка рамановского излучения, направленного в центр рабочей области сенсора. Данные получены наведением рамановского лазерного излучения в центр рабочей области нанокалориметрического сенсора, демонстрирующие зависимость изменения температуры, регистрируемой термопарами в зависимости от мощности лазерного излучения. Каждая точка соответствует мощностям лазера 0.01, 0.1, 1, 3.2, 5, 10, 25, 50, 100 процентов от максимальной мощности лазерного излучения в 170 мВт.

На графике квадратами отмечены значения, полученные с использованием дополнительного аттенюатора, позволяющие наблюдать активную область чипа в оптический микроскоп. Треугольниками на графике отмечены значения, полученные без использования аттенюатора и без возможности наблюдения в оптический микроскоп. Данные аппроксимированы линейной функцией у=а+bх, где R - коэффициент корреляции. Коэффициенты указаны в Таблице 1.

Мощность лазера сильно уменьшается при использовании аттенюатора. При мощности лазера в 100% и без аттенюатора возможно серьезное локальное повышение температуры на рабочей области, что может привести к прожиганию мембраны сенсора.

Кроме того, были сделаны выводы что, начиная с мощности лазера в 10%, начинается значительное повышение температуры активной области чипа, что может влиять на температурный градиент на нанокалориметрическом сенсоре.

Полученные данные экспериментов приведены для реализованной и введенной в эксплуатацию системы универсального держателя и доказывает состоятельность данной системы.

На фиг.9 представлен график зависимости температуры от времени. В момент времени 440 мс происходит включение лазера, в момент 516 мс лазер выключается. Низкая тепловая инерция позволяет стабилизировать сигнал температуры за короткое время, а высокое временное разрешение позволяет наблюдать процесс стабилизации. Время стабилизации температуры по результатам измерений 2-4 мс.

На фиг.10 представлен рамановский спектр кофеина, снятый на стекле и с использованием универсального держателя. Как можно видеть, пики на обоих спектрах находятся в соответствии, что говорит об эффективности реализованной системы.

Проведенные эксперименты, позволяют сделать вывод о линейности отклика совмещенной системы нанокалориметра и рамановского микроскопа, а также о возможности коррекции сигнала нанокалориметра с учетом эффектов, вносимых при одновременном измерении рамановского спектра. Таким образом подтверждена возможность использования держателя заявляемой конструкции при совмещении вышеуказанных методов исследования.

Пример конкретного выполнения

В качестве опытного образца изготовлен и опробован универсальный держатель, состоящий из основы, выполненной из полимерного материала для 3D-печати, имеющей габариты: длина - 65 мм, ширина 35 мм, высота 15 мм, коннектора, размещенного в прямоугольной выемке основы, с предустановленным нанокалориметрическим сенсором. Также сенсор фиксируется сверху с помощью прижимной лапки, имеющей габариты 5 мм х 35 мм х 7,5 мм, имеющей два сквозных отверстия для фиксации сенсора с помощью винтов. В качестве материала для печати использовался полимерный материал компании ASIGA PlasWHITE с необходимыми упругими свойствами. Технические характеристики материала представлены в Таблице 2. Данный материал был выбран как оптимальный по свойствам и коммерчески доступный полимер для фотополимерной печати.

В основе в нижней части по углам выполнены 4 несквозных отверстия для магнитов, позволяющих фиксировать основу на предметном столике. Также основа в углах имеет 2 сквозных отверстия, позволяющих при особой необходимости фиксировать коннектор с чипом при помощи зажима. Основа имеет 2 несквозных отверстия для фиксации сенсора при помощи полимерного зажима с винтами. Основа имеет 1 отверстие в центре для сквозного доступа к активной области сенсора.

Габариты коннектора - длина - 90 мм, ширина - 20 мм, высота - 2 мм, с количеством контактов - 20 штук, и сквозным отверстием размерами - 8 мм × 7 мм, для доступа к активной области нанокалориметрического сенсора.

Преимуществами данного полимерного держателя по сравнению с аналогами является его сравнительная дешевизна, благодаря существенным изменениям в конструкции держателя. Внедрение технологии фотополимерной 3D-печати позволяет исключить из процесса дополнительные затраты на изготовление опытных образцов, выполненных из металлических составляющих, требующих специализированных навыков для изготовления и постобработки.

Использование коммерческих полимерных смол обеспечивает экспериментатору возможность регулировать гибкие и виброподавляющие свойства держателя в зависимости от методики эксперимента, облегчить массу держателя. Коммерческие полимерные материалы для 3D-печати (Например, ASIGA, Wanhao, Anycubic) позволяют изготавливать держатели с любой жесткости. Кроме того, варьируя материал для печати можно достигать необходимых виброустойчивых характеристик держателя.

Исключение из процесса дополнительного нанокалориметрического сенсора позволяет убрать возможные погрешности, возникшие ввиду незначительных, но все же различий в процессе изготовления сенсоров. Базовую линию в таком эксперименте необходимо будет получить в начале эксперимента в дальнейшем не прерывая процесс эксперимента. Кроме того, благодаря облегченной и адаптированной конструкции появляется возможность совмещать данный держатель с другими методами физико-химического анализа без смены блока держателей, а используя один универсальный.

Конструктивные изменения в держателе, такие как исключение эталонного нанокалориметрического сенсора, позволяют существенно уменьшить размеры универсального держателя и обеспечивают возможность его совмещения с различными измерительными системами и методами в условиях ограниченного рабочего пространства.

Похожие патенты RU2826425C2

название год авторы номер документа
ДЕРЖАТЕЛЬ НАНОКАЛОРИМЕТРИЧЕСКОГО СЕНСОРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОБРАЗЦА И/ИЛИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ЕГО ПОВЕРХНОСТИ 2016
  • Иванов Дмитрий Анатольевич
  • Рычков Андрей Александрович
  • Мельников Алексей Петрович
RU2646953C1
БЛОК ДЕРЖАТЕЛЕЙ НАНОКАЛОРИМЕТРИЧЕСКИХ СЕНСОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ И СТРУКТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОБРАЗЦА 2015
  • Иванов Дмитрий Анатольевич
  • Рычков Андрей Александрович
  • Мельников Алексей Петрович
RU2620029C1
ТЕРМОСТАТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ НАНОКАЛОРИМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ 2018
  • Рычков Андрей Александрович
  • Иванов Дмитрий Анатольевич
  • Мельников Алексей Петрович
RU2711563C1
БЛОК ДЕРЖАТЕЛЯ НАНОКАЛОРИМЕТРИЧЕСКОГО СЕНСОРА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ И/ИЛИ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОБРАЗЦА 2014
  • Иванов Дмитрий Анатольевич
RU2593211C2
ТЕРМОСТАТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНОКАЛОРИМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ НА ЧИПЕ СО СВЕРХБЫСТРЫМИ СКОРОСТЯМИ НАГРЕВА И ОХЛАЖДЕНИЯ 2015
  • Иванов Дмитрий Анатольевич
  • Родыгин Александр Игоревич
  • Рычков Андрей Александрович
  • Мельников Алексей Петрович
RU2620028C1
ТЕРМОСТАТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ НАНОКАЛОРИМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ В КОНТРОЛИРУЕМОЙ АТМОСФЕРЕ 2018
  • Рычков Андрей Александрович
  • Иванов Дмитрий Анатольевич
RU2707665C1
БЛОК ДЕРЖАТЕЛЯ НАНОКАЛОРИМЕТРИЧЕСКОГО СЕНСОРА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ И/ИЛИ СТРУКТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОБРАЗЦА 2014
  • Иванов Дмитрий Анатольевич
RU2593209C2
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛУЧШЕННОГО НАНОСПЕКТРОСКОПИЧЕСКОГО СКАНИРОВАНИЯ 2005
  • Попонин Владимир
RU2378627C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛИЯНИЯ ЦИКЛИЧЕСКИХ ТЕРМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ МНОГОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИНХРОТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 2022
  • Филиппов Андрей Владимирович
  • Воронцов Андрей Владимирович
  • Шамарин Николай Николаевич
  • Денисова Юлия Александровна
  • Москвичев Евгений Николаевич
  • Княжев Евгений Олегович
RU2791430C1
ПРИМЕНЕНИЕ ГИБРИДНЫХ ПОДЛОЖЕК КРЕМНИЕВЫХ НАНОНИТЕЙ, ДЕКОРИРОВАННЫХ НАНОЧАСТИЦАМИ СЕРЕБРА И/ИЛИ ЗОЛОТА ДЛЯ ЭКСПРЕСС-ОБНАРУЖЕНИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ 2023
  • Карташова Анна Дмитриевна
  • Гончар Кирилл Александрович
  • Осминкина Любовь Андреевна
RU2821710C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 826 425 C2

Реферат патента 2024 года УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ДЕРЖАТЕЛЬ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДАМИ СВЕРХБЫСТРОЙ КАЛОРИМЕТРИИ НА ЧИПЕ И РАМАНОВСКОЙ МИКРОСКОПИИ В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

Изобретение относится к научному приборостроению и может быть использовано при проведении измерений теплофизических и спектроскопических свойств образца. Универсальный держатель включает основу держателя, зажим, коннектор с нанокалориметрическим сенсором. Основа держателя представляет собой полимерную гибкую пластину, в центральной части которой с одной стороны выполнено Т-образное утолщение, а с другой стороны выполнена прямоугольная выемка для предварительной фиксации и центрирования коннектора с нанокалориметрическим сенсором, а также отверстие для доступа лазерного луча рамановского микроскопа. Коннектор выполнен съемным в виде пластины со сквозным отверстием, обеспечивающим доступ к активной области нанокалориметрического сенсора, а зажим закреплен к основе держателя винтами. Технический результат заключается в упрощении конструкции держателя, уменьшении массы устройства, уменьшении размеров. 9 з.п. ф-лы, 11 ил., 2 табл.

Формула изобретения RU 2 826 425 C2

1. Универсальный держатель, предназначенный для проведения измерений теплофизических и спектроскопических свойств образца методами сверхбыстрой калориметрии на чипе и рамановской микроскопии, включающий основу держателя, зажим, коннектор с нанокалориметрическим сенсором, выполненный с возможностью фиксации посредством зажима к основе держателя, отличающийся тем, что основа держателя представляет собой полимерную гибкую пластину, в центральной части которой с одной стороны выполнено Т-образное утолщение, а с другой стороны выполнена прямоугольная выемка для предварительной фиксации и центрирования коннектора с нанокалориметрическим сенсором, расположенного параллельно плоскости основы, а также отверстие для доступа лазерного луча рамановского микроскопа, при этом коннектор выполнен съемным в виде пластины со сквозным отверстием, обеспечивающим доступ к активной области нанокалориметрического сенсора, а зажим закреплен к основе держателя винтами.

2. Универсальный держатель по п. 1, отличающийся тем, что полимерная основа держателя изготовлена методом 3D-печати.

3. Универсальный держатель по п. 1, отличающийся тем, что зажим выполнен полимерным.

4. Универсальный держатель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полимера используют полимерные смолы для фотополимерной печати.

5. Универсальный держатель по п. 1, отличающийся тем, что отверстие в пластине коннектора выполнено прямоугольным для доступа лазерного луча рамановского микроскопа.

6. Универсальный держатель по п. 1, отличающийся тем, что размеры прямоугольной выемки в полимерной основе соответствуют размерам коннектора с нанокалориметрическим сенсором.

7. Универсальный держатель по п. 1, отличающийся тем, что коннектор с нанокалориметрическим сенсором имеет толщину не более 4 мм.

8. Универсальный держатель по п. 1, отличающийся тем, что коннектор имеет 10 контактных гнезд для соединения с контактами нанокалориметрического сенсора.

9. Универсальный держатель по п. 1, отличающийся тем, что коннектор имеет 20 контактных гнезд для соединения с контактами основного блока нанокалориметра.

10. Универсальный держатель по п. 1, отличающийся тем, что в пластине полимерной основы держателя выполнены выемки с размещенными в них постоянными магнитами для фиксации коннектора с нанокалориметрическим сенсором.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2024 года RU2826425C2

CN 111999337 A, 27.11.2020
WO 2021097932 A1, 27.05.2021
WO 2011065970 A1, 03.06.2011.

RU 2 826 425 C2

Авторы

Иванов Дмитрий Анатольевич

Пирязев Алексей Андреевич

Ахкямова Азалия Финарисовна

Комов Евгений Вадимович

Бовсуновская Полина Владимировна

Даты

2024-09-10Публикация

2021-12-29Подача