ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОЩАДЕЙ И ПЕРИМЕТРОВ ЗЕРЕН В ПРЕПАРАТАХ ПОД МИКРОСКОПОМ Советский патент 1956 года по МПК G01B5/24 

При петрографических измерениях известно применение приборов для определения площадей и периметров зерен в препаратах (шлифах) под микроскопом. Эти известные приборы позволяют производить измерения без автоматической классификации результатов измерения по объектам и размерам.

Для измерений с одновременным автоматическим распределением измеренных величин соответственно фракциям различной крупности по каждому из минералов, входящих в исследуемый агрегат, предлагается прибор, содержащий пантограф и счетное устройство.

Прибор имеет ту особенность, что с пантографом, штифтом которого производят последовательный обвод измеряемых контуров, соединены планиметр и курвиметр, движения которых посредством прерывателей тока передаются на счетно-регистрирующее устройство.

Такая конструкция обеспечивает, универсальность работы прибора и возможность одновременного определения нескольких параметров с разделением измеренных величин на группы по размерам и суммирования их в каждой группе.

На фиг. 1 представлен входящий в прибор пантограф в двух проекциях; на фиг. 2 - вид планиметра опереди и его вертикальный разрез; на фиг. 3 - вертикальный разрез регистрирующего устройства; на фиг. 4 - вид его сверху; на фиг. 5 - вид распределителя сбоку; на фиг. 6 - вид его спереди; на фиг. 7 - электрический курвиметр (в разрезе).

В прорез в окуляре микроскопа входит шарнирный параллелограмм (1-4) со стрелкой (5) на продолжении одного из его звеньев. Противоположный шарнир (6) параллелограмма укрепляется вне окуляра на оси, состоящей из внутреннего стержня (7) и наружного трубчатого стержня (8).

Каждый из этих стержней, представляющих собой поворотные оси, может совершать независимые повороты. Одно из двух смежных звеньев параллелограмма прикреплено к внутренней оси (7), а другое -1 к наружной оси 8.

Сближением противоположных шарниров параллелограмма (одного несущего стрелку (5 и другого, соединенного с осями 7, 8) и поворотом параллелограмма можно поместить острие стрелки (5) в любую точку в поле зрения микроскопа.

Для управления движением стрелки параллелограмм (1-4) соединен с помощью упомянутых осей (7) и (8) с большим параллелограммом (9-12), находящимся немного выше уровня столика микроскопа и опирающимся свободным концом (13) на пюпитр обычного типа, применяемый при пользовании рисовальными приспособлениями к микроскопу.

Общая двойная ось параллелограммов (малого и большого) прикрепляется к тубусу микроскопа с помощью хомутиков (14). На свободном конце (13) большого параллелограмма прикреплена ручка (15), позволяющая передвигать этот конец в любом направлении. Под ручкой имеется зажим, в который можно вставлять карандаш или острия измерительных приборов (планиметра и курвиметра), описываемых ниже.

Большой параллелограмм (9-12) подобен малому параллелограмму (1-4) и одинаково с ним ориентирован. Карандаши или острия приборов, закрепленные в зажиме большего параллелограмма, соответствуют по расположению концу стрелки (5) параллелограмма (1-4).

Всякое движение карандаша или острия в большом параллелограмме вызывает перемещение стрелки (5). (Всякая фигура, описанная стрелкой (5) малого параллелограмма, подобна фигуре, описываемой в это время карандашом большего параллелограмма. Соотношение сторон параллелограммов выбирается таким образом, чтобы размеры фигур, описываемых карандашом или острием большего параллелограмма, были равны видимым в окуляр размерам фигур, описываемых стрелкой малого параллелограмма. Иначе сказать, отношение сторон большого и малого параллелограммов равно увеличению окуляра.

Большой параллелограмм снабжен подвижным колесиком (16), на которое опирается свободный конец (13) параллелограмма, карандашное же острие пружинкой отодвинуто от бумаги на некоторое расстояние (1-2 мм) и только при нажатии кнопки опускается и касается бумага. Для зарисовки контура какого-либо зерна, видимого в окуляр, глядя в микроскоп, передвигают ручку (15) так, чтобы совместить острие стрелки (5) малого параллелограмма (1-4) с какой-нибудь точкой зарисовываемого контура, лучше всего с самой верхней или самой нижней, затем нажимают кнопку (17) и тем самым прижимают острие карандаша к бумаге, положенной на пюпитр, после чего передвигают ручку так, чтобы стрелка (5) описала видимый в микроскоп контур зерна и снова пришла в точку, от которой было начато движение. После этого кнопку отпускают и карандаш отходит от бумаги.

Для оценки зерен минералов, наблюдаемых под микроскопом, по методу «периметра или площади» описанный пантограф соединяется с планиметром и курвиметром. Планиметр, показанный на фиг. 2, имеет конический стержень (18), на тонкий конец которого, свободно входящий в корпус (19), снабженный ручкой (20), жестко насажено колесико (21). В корпусе (19) расположено фрикционно сцепленное с колесиком (21) ведущее колесо (22), передвигающееся по бумаге.

Толстый конец стержня (18) движется в направлении оси между тремя симметрично расположенными колесами, из которых два нижних (23) являются паразитными, а верхнее (24) - рабочим. Стержень (18) зажимается между колесами (23) и (24) с помощью пружин (25). Его перемещение относительно этих колес вызывает их сближение или удаление. Повороты колеса (22) на конце стержня (18) и самого стержня вызывают соответственный поворот рабочего колеса (24). Все три колеса (паразитные и рабочее) укреплены подвижно на осях в корпусе, который в свою очередь может поворачиваться на основании (12) вокруг вертикальной оси. Рабочее колесо (24) связано передаточными колесами со счетчиком, регистрирующим величину его передвижения. Величина передвижения рабочего колеса, а следовательно, и колес счетчика находится в прямой пропорциональной зависимости, во-первых, от длины пути, по которому прокатилось колесо (22), и, во-вторых, от величины диаметра стержня (18) в месте соприкосновения последнего с рабочим колесом (24). Диаметр стержня (18) в точке соприкосновения его с рабочим колесом (24) находится также в прямой пропорциональной зависимости от расстояния этой точки от того конца стержня, на котором находится- ведущее колесо 22.

Рабочее колесо (24) планиметра соединено зубчатой передачей с прерывателем, представляющим собой металлический диск (26), имеющий на своей боковой поверхности вставки из изоляционного материала. Ось прерывателя соединена с одним полюсом источника тока, а взаимодействующая с ним щетка (27) - с другим. Число прерываний тока пропорционально перемещению рабочего колеса планиметра, которое, в свою очередь, пропорционально перемещению стержня (18). (В цепь прерывателя включен электромагнитный поворотный механизм, служащий для передачи движения планиметра на счетное (регистрирующее) устройство (фиг. 3 и 4), задачей которого является распределение измеренных планиметром значений площади по отдельным счетчикам в зависимости от величины этих площадей. Переднее колесо (28) (фиг. 3 и 4) регистрирующего устройства соединяется с ведущим колесом поворотного механизма при помощи муфты (29), сцепление которой осуществляется с помощью электромагнитов (30), а расцепление - посредством возвратных пружин (31). Переднее колесо (28), называемое в дальнейшем возвратным, имеет спиральную пружину (32), возвращающую его в исходное положение, как только прекратится сцепление этого колеса с ведущим колесом.

Для точного фиксирования положения возвратного колеса (28) служит упор (33), соединенный с муфтой (29) и автоматически отодвигаемый от возвратного колеса, как только муфта приходит в сцепление с этим колесом. На оси возвратного колеса (28) свободно сидят передаточные колеса (34), связанные со счетчиками. Против передаточных колес на той же оси, имеющей шпонку (35), сидят муфты (36) со шпоночными канавками. Благодаря шпонкам и шпоночным канавкам муфты (36) вращаются вместе с осью. Описанные муфты прижимаются пружинами (37) с помощью вилок (38) к передаточным колесам, так что при всяком повороте возвратного колеса (28) поворачиваются все муфты (36) и все передаточные колеса (34) счетчиков. Против вилок (38), прижимающих муфты (36) к передаточным колесам (34), находятся электромагниты (39, 39¹). При включении какого-либо электромагнита (39) в электрическую цепь он притягивает якорь, соединенный с вилкой (38), и тем самым разъединяет муфту (36) с передаточным колесом (34). Одновременно с расцеплением муфты (36) к передаточному колесу (34) прижимается тормозной упор (40), останавливающий колесо (34).

Перед началом работы включается электромагнит (30), передвигающий муфту (29), сцепляющую ведущее колесо с возвратным колесом (28) регистратора. Одновременно отодвигается упор (33). Этим обеспечивается возможность передвижения колеса планиметра, а следовательно и контактного диска (26) (фиг. 2). Так как последний электрический соединен с электромагнитами поворотного механизма, то прерывания тока в зависимости от направления движения вызовут движения поворотного механизма и ведущего колеса в соответствующем направлении. Ведущее колесо соединяется муфтой (29) с возвратным колесом (28) регистрирующего устройства и через ось и муфты (36) - с передаточными колесами (34) всех счетчиков. Когда обвод измеряемого контура колесом планиметра закончен и колеса счетчиков остановились в некотором определенном положении, включается электромагнит (39) одного из передаточных колес (34), которое при этом отключается от муфты (36) и, следовательно, от оси и застопоривается тормозным упором (40).

После этого возвратное колесо (28) регистрирующего устройства отключается от ведущего колеса выключения электромагнита (30). Возвратное колесо (28) возвращается в исходное положение действием спиральной пружины (32), а вместе с ним возвращаются в первоначальное положение все счетчики, за исключением одного - застопоренного. На этом счетчике остается зарегистрированным произведенное передвижение планиметра.

Включение того или другого счетчика соответственно величине измеряемой планиметром площади производится автоматически при помощи особого распределительного колеса (41) (фиг. 5 и 6), расположенного неподвижно с другой (левой) стороны регистрирующего устройства против последнего. На этом конце оси жестко посажена муфта (42) с контактной пружиной (43), которая при вращении оси регистратора скользит по краю распределительного колеса (41). На окружности распределительного колеса против контактной пружины (43) расположены контактные полоски (44), имеющие постепенно увеличивающуюся длину, начиная от нулевого положения колеса и соединенные каждая с одним из электромагнитов (39) (фиг. 4), отключающих муфты (36) от передаточных колес (34) счетчиков. В зависимости от того, где остановится контактная пружина при повороте оси, будет включен тот или другой электромагнит (39) и регистрация будет произведена тем или другим счетчиком. Наибольший размер регистрируемой площади соответствует одному полному обороту оси.

Распределительное колесо может быть легко заменено на другое с другими пределами регистрируемых на счетчике величин. Нужное для работы прибора включение и выключение электромагнитов (30) и (39) в известной последовательности производится автоматически. Нажим кнопки рукоятки ведущего колеса вызывает одновременно: включение тока в электромагнит (30) и сцепление возвратного колеса (28) (фиг. 3 и 4) с ведущим колесом.

Освобождение кнопки после окончания Измерения площади вызывает включение тока через распределительное колесо в один из электромагнитов (39) (фиг. 4) и немедленно вслед за тем выключение электромагнита (30), сцепляющего возвратное колесо (28) регистратора с ведущим колесом, что, в свою очередь, вызывает возвращение в исходное положение возвратного колеса (28) и всех счетчиков кроме одного, зарегистрировавшего произведенное измерение. Измеренные площади одной и той же величины (в пределах, установленных распределительным колесом) суммируются отдельными счетчиками.

Кроме описанного счетного устройства, в цепь каждого электромагнита (39) включены особые электромагнитные счетчики, назначение которых регистрировать число измерений, суммированных соответствующими счетчиками регистрирующего устройства.

Планиметр, кроме описанных функций измерения площадей с распределением их по размерам на отдельные счетчики и подсчета числа произведенных измерений, может производить также и измерения периметров тех же контуров с одновременным суммированием их по тем же группам, на которые разделены эти контуры по площади. Для этой цели к прибору присоединяется курвиметр, представляющий собой металлический шарик (45) (фиг. 7) с изоляционными»вставками (46), вставляемый в планиметр вместо колеса (22), показанного на фиг. 2. Основное назначение этого шарика заключается в измерении периметров контуров, для чего к нему подводится ток через поддерживающее его кольцо (47) и через колесо (21) стержня (18) планиметра, изолированное от поддерживающего шарик кольца (47). Во время движения шарика по пюпитру при измерении площадей происходят периодические прерывания тока. При любом направлении движения шарика число прерываний пропорционально длине пройденного шариком пути, т.е. длине периметра контура измеряемого зерна.. Прерывания, производимые шариком (45), приводят в действие ведущее колесо, которое, в свою очередь, связано с регистрирующим устройством с таким же числом счетчиков как и в регистраторе планиметра. Распределение длин периметра по счетчикам производится распределительным колесом планиметра.

Если анализу подвергается агрегат, состоящий из зерен нескольких минералов, то можно сперва произвести измерения зерен одного минерала, затем другого и т.д. производя при переходе от одного минерала к другому запись показаний всех счетчиков и возвращая их затем в нулевое положение.

Однако можно производить измерения одновременно для всех минералов, если иметь соответствующее число регистраторов и пользоваться клавишным переключателем, которым можно направлять ток в тот или другой регистратор в зависимости от того, какому минералу принадлежит измеряемая площадь зерен.

Прибор для измерения площадей и периметров зерен в препаратах под микроскопом, содержащий пантограф и счетное устройство, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности одновременного разделения измеренных величин на группы по размерам и суммирования их в каждой группе, с пантографом, штифтом которого производится последовательный обвод измеряемых контуров, соединены планиметр и курвиметр, снабженные прерывателями тока, служащими для передачи движения планиметра и курвиметра комплектам счетных колес и распределительному колесу, осуществляющему фиксацию одного из этих комплектов, соответствующего измеренной площади.