Устройство для регистрации триболюминесценции Советский патент 1985 года по МПК G01N21/70 

Изобретение относится к области определения электризуемости тел и может быть использовано во всех областях народного хозяйства для идентификации состава и качества различных веществ. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет увеличения величины полезного сигнала . На фиг.1 и 2 схематически представлены варианты предлагаемого устройства. Устройство имеет светонепроницаемую камеру 1, в которой установлены кондиционер 2, исследуемый замороженный образец 3, который связан хладопроводом с жидким азотом 4, находящимся в сосуде 5 Дьюара,и прижат пружинами 6 к измерительному зонду 7, одетому на пустотелый вал 8 которьй соединен одним концом с электродвигателем 9, а вторым - с паропроводом сосуда 10 Дьюара, внутри которого имеется жидкий азот и нагреватель-испаритель 11, с большой кривизной поверхности дополнительньй заземленньй злектрод 12 в виде метал лической полосы с острием, которое касается измерительного зонда, зазем-30

литель 13, твердотельный датчик 14, связанньй с измерительной аппаратурой 15 { фиг.1).

Согласно втopo y варианту выполнения устройство имеет электродвигатель 16, связанный с валом 17 с закрепленным измерительным зондом 18 к которому с помощью пружины 19 и держателя 20 прижат исследуемьш образец, предварительно пропитанньй исследуемым материалом 21, дополнительный электрод 22 в виде тонкого провода, который касается измерительного зонда и соединен с заземлителем 23.

Устройство работает следующим образом.

Крутящий момент электродвигателя 9 передается через пустотелый вал 8 охлажденному измерительному зонду 7, которьй вначале трибоэлектризуется по касательной к своей поверхности о исследуемый замороженный образец 3, что инициирует электростатический заряд, параметры которого зависят от свойства исследуемого объекта. Далее, поворачиваясь на определенньй угол, возбужденный участок зонда кано зависит от постоянства его физико-химических параметров (температура, давление, влажность и т.п.). Поэтому на точность результатов измерений могут влиять нестабильность параметров газовой среды камеры. Использование же дополнительного электрода с большой кривизной поверхности, например в виде ленты с боковой поверхностью в виде острия по всей длине, позволяет в месте касания острия с измерительным зондом создать более высокую, чем на остальных участках поверхности,напряженность электрического поля. В результате этого возникает световое излучение преимущественно поверхности измерительного зонда, причем с высокой интенсивностью 10 квант/см,с, в то время как в известном устройстве оно равно 10 квант/см с. Кроме того, дополнительный электрод с большой кривизной поверхности позволяет существенно ограничить инерционность измерений за счет нейтрализации электрических зарядов поверхности измери,тельного зонда. 772 сается дополнительного злектрода 12, в месте их соприкосновения возникает свечение поверхности зонда и частично окружакяцей среды в результате электрического разряда с поверхности зонда 7 через металлическое острие электрода 12 на зазёмлитель 13. Световой поток поступает в твердотельный датчик 14, преобразуется в электрический сигнал и по токопроводам подается на вход отградуированной измерительной аппаратуры 15. Выбор дополнительного электрода обусловлен тем, что при трибоэлектризации измерительного зонда об исследуемый образец происходит переход зарядов (совершается работа выхода электронов по преодолению потенциального барьера) от одного тела к другому, что приводит к созданию двойного электрического слоя. На двух контактных поверхностях возникают слои электрических зарядов противоположных знаков. Появление электрических зарядов поверхности . сопровождается световой радиацией центров свечения измерительного зонда и возбуждением излучением окружающего их газа, которое существен

Максимально возможное близкое расстояние электрода 12 до датчика 14 фотометра обусловлено максимальной величиной светосбора и ограничением возможного электрического разряда на его корпус. Сосуд 5 Дьюара, заполненный жидким азотом 4, поддерживает требуемую температуру в исследуемом образце 3, при котором он находится в твердой фазе, а в сосуде 10 Дьюара жидкий азот 4 испаряется нагревателем I1 и подается вовнутрь пустотелого вала 8 для охлаждения измерительного зонда 7. Кондиционер 2 поддерживает стабильную температуру и среду в камере 1.

Согласно второму варианту выполнения устройства крутящий момент электродвигателя 16 передается 4epet3

732774

вал 17 измерительному зонду 18, последний трибоэлектризуется по каса- . тельной своей поверхности, к которой прижат пружиной 19 держатель 20 с 5 пропитанным в исследуемой жидкости высушенным материалом 21. В месте трибоэлектризации генерируется электростатический заряд,параметры которого зависят от свойств исследуемой жидкости, которой был предварительно пропитан материал. При дальнейшем повороте на определенный угол возбужденный участок зонда ка-. сается дополнительного электрода 22, в месте их соприкосновения возникает свечение поверхности зонда 18 и частично окружакицей среды в результате электрического разряда. Устройство фотометра аналогично при веденному в первом варианте.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ТРИБОЛЮМИНЕСЦЕНЩШ, содержащее светонепроницаемую камеру, в которой ,установлены исследуемый объект, измерительный зонд, соединенный с электродвигателем, фотометр, расположенные последовательно, и кондиционер, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности измерений за счет увеличения величины полезного сигнала, в устройство введен дополнительный заземленный электрод, расположенный между фотометром и зондом и касающийся поверхности измерительного зонда на максимально близком расстоянии от фотометра, при котором не возникают стримеры между ними. 2. Устройство по п.1, о т л ичающееся тем, что электрод § выполнен в виде ленты с боковой поверхностью в виде острия по всей (Л длине, причем касающейся поверхностью является острие. i