Устройство для определения плотности и поверхностного натяжения жидких растворов Советский патент 1986 года по МПК G01N9/00 G01N13/02 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к физико-химическому анализу жидкостей, преимущественно металлических и полупроводниковых расплавов,мето- дом лежащей капли.

Целью изобретения является расширение диапазона концентраций исследуемых растворов, а также повьшение точности путем исключения ошибок, связанных с разбрызгиванием капли при ее формировании.

На чертеже показана схема вакуумной камеры предлагаемого устройства.

Устройство состоит из горизонталь ной подложки 1 в виде пластины со сквознй1ми вертикальными отверстиями 2 и 3. Под подложкой 1 установлен подвижный дозатор 4 с калиброванной выемкой 5. Подложка и дозатор распо- ложены внутри крестообразной стеклянной ячейки 6, которая образована двумя трубками. Торцы одной из труп бок представляют собой оптические плоские окна, параллельные плоскости чертежа, и предназначены для фотографирования капель исследуемых расплавов с помощью оптической системы. По другой трубке 7 осуществляют перемещение дозатора 4 с помощью элект ромагнита 8 и железного стержня в стеклянной оболочке 9, жестко связанной с дозатором 4. Дозатор 4 поджимают снизу к подложке 1 посредством двух гибких молибденовых пласти- нов 10. Внутри ячейки над отверстиями в подложке 1 расположены бункеры 11 и 12 для исходных компонентов расплава. Ячейка снабжена также нагревателем (не показан), I

Устройство работает следующим образом.

Чистые компоненты в твердом состоянии загружают в бункеры 11 и 12.

При этом массы исходных компонентов подбираются такими, чтобы они оказались как раз достаточными для образования по большой капле каждого из компонентов над отверстиями 2 и 3. После вакуумирования ячейку на- гревают и металлы, расплавившись, стекают через нижнее сужение бункеров, заполняя отверстия 2 и 3 в выемку 5 под отверстием 2 и образуя большие капли.

Считая массы исходных компонентов и объемы Vj , Vji и УО (соответственно 1 и 2 отверстий и выемки 5)

547

известными и фотографируя капли, получают снимки капель с 4-5-кратным увеличением, по параметрам которых находят объемы выступающих над горизонтальной плоскостью подложки 1 частей капель V,,. и , методом, предложенным в (3). Значения плотности компонентов находят по формулам

РГ

т,

Шг

т.

: ,, P2°V, Vi,4V,.4V

7v: о

Концентрация первого компонента в первом и втором расплавах будет х, 1, Х О соответственно.

Далее определяют поверхностное натяжение известным методом (3).

Для приготовления расплава новой концентрации дозатор 4 смещают относительно подложки 1 так, чтобы выемка 5 оказалась под отверстием,3. При, этом расплав второго компонента объемом V вследствие прямого контакта с расплавом первого компонента смешиваются друг с другом. Добившись гомогенизации раствора выдержкой в течение 0,5-1 ч, фотографируют каш1ю и повторяют процедуру определения объема капли, плотности и поверхностного натяжения раствора.Съем полученного расплава, массу, плотность и концентрацию первого компонента в нем определяют по формулам k.

.)prVj4V, + v, . .( .

m, m,-piV3

(1

Для приготовления раствора нового, состава пластины возвращают в исход- . ное положение. О,5-1-часовой выдержкой добиваются гомогенизации раствора, после чего проводят фотографирование вновь полученной капли. Обмер параметров контура капли, нахождение ее объема проводят аналогичным образом.

Из указанного следует, что для получения больших капель различных концентрационных составов калиброванный дозирующий объем (в выемке 5) поочередно помещают то под отверстием 2, то под отверстием 3, вьщержи- вая в каждом новом положении 0,5-1 ч для получения однородного состава расплава.

Для всех последующих приготовленных составов капель, начиная с четвертого, массу, плотность и концентрацию находят по формулам

М

1221547

H n-2 P -2 o PnMVo ;

ГОп

если и - нечетное

Vn.V

г, I Vu.V,

5

если n нечетное

m

,.2 Pn-i o Pfi-i o(l- если n - нечетное

..n- -pn-zVo Pn-iVoH-xj - )

m.

где n - указывает на очередность приготовленного расплава.

Формула изобретения

Устройство для определения плотноти и поверхностного натяжения жидких растворов, содержащее подложку для капли исследуемого раствора, подвижный относительно подложки дозатор с калиброванной выемкой и оптическую систему получения изображения капли.

если n нечетное

если h - четное

отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона концентраций раствора и повышения точности определения, подложка выполнена в виде горизонтальной пластины с двумя вертикальными сквозными цилиндрическими отверстиями, а дозатор)- в виде пластины с калиброванной выемкой в верхней части и с возможностью гори- зонтального- перемещения относительно подложки, причем дозатор установлен под подложкой и соприкасается с ней.

Устройство для определения плотности и поверхностного натяжения жидких растворов предназначено для анализа металлических и полупроводниковых расплавов методом лежащей капли.Цель изобретения - расширение диапазона концентраций исследуемых растворов и повышение точности путем исключения ошибок, связанных с разбрызгиванием капли при ее формировании. Устройство Г содержит подлЬжку, выполн енную в виде горизонтальной пластины с двумя вертикальными сквозными цилиндрическими отверстиями, и подвижный относительно подложки дозатор с калиброванной вы- / емкой в верхней части. Дозатор установлен под подложкой и соприкасается с ней. 1 ил.

11

Редактор А.Гулько Техред Л.Олейник ° Р л1Г 1-1

Заказ 1606/49 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ШШ Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4