СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ НЕПРОЗРАЧНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ОБЪЕКТА В НАПРАВЛЕНИИ ЕЕ НОРМАЛИ Советский патент 1973 года по МПК G01B11/02 G01B11/06 

1

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к измерению толщины слоя твердого конденсата в процессе его образования на криогенной панели в вакуумной камере.

Известен способ измерения перемещения непрозрачной поверхности объекта в направлении ее нормали, заключающийся в использовании светового пучка лучей. На исследуемую поверхность наклонным пучком лучей проецируют узкую одиночную световую марку и лри наблюдении под углом фиксируют ее видимый поперечный сдвиг, обусловленный перемещением поверхности. На основании полученного измерения по известной геометрической зависимости определяют величину перемещения поверхности.

При использовании известного способа для определения толщины слоя конденсата обнаруживаются следующие недостатки. Необходимо жестко фиксировать положение оптической системы но отношению к криогенной панели. В большинстве случаев это сделать невозможно (панель находится в вакуумной камере, а оптическая система, как правило, вне ее). Необходимо специальное оптическое устройство для образования узкой одиночной световой марки. При косоугольном проецировании световой марки перемещение поверхности нарастающего слоя сопровождается сдвигом марки по самой поверхности. Поэтому измерения толщины слоя во времени не могут быть отнесены к одной и той же точке или линии на поверхности панели. При наличии неровностей на панели «ли неодинаковой местной скорости роста толщины слоя конденсата это приводит к существенной ощибке измерения.j

С целью измерения толщины слоя твердого конденсата и скорости ее роста на поверхности криогенной ланели в вакуумной камере вдоль заданной линии или в заданной точке на поверхности панели по предложенному способу натягивают нить вдоль панели, опреде-1

ляют расстояние от нити до панели, освещают нить пучком лучей, перпендикулярных к поверхности панели и лежащих в плоскости нити, и измеряют видимое расстояние между нитью и ее тенью на панели в отсутствии конденсата, а затем аналогично измеряют видимое расстояние между нитью и ее тенью на поверхности конденсата и по известной геометрической зависимости вычисляют толщину слоя твердого конденсата.

На фиг. 1 показана схема, поясняющая предложенный способ; на фиг. 2 - устройство, реализующее предложенный способ, где 1 - поверхность криогенной панели, 2 - поверхность твердого конденсата, 3 - тень

от нити на поверхности криогенной панели в

отсутствии конденсата, 4 - тень от нити на поверхности конденсата, 5 - нить, натянутая параллельно панели, 6-направление подсвета, 7-направление наблюдения, Я--расстояние от нити до панели, Ьр - видимое расстояние от нити до тени на поверхности паиели, by, - видимое расстояние от нити до тени на поверхности конденсата, X - толщина слоя конденсата.

Устройство содержит вакуумную камеру 8 источника 9 света, вакуумный насос 10, холодильную станцию //, тубус с оптическим стеклом 12 и фотоаппарат IS.

Способ реализуется следующим образом.

Перед установкой препарированной криогенной панели / в вакуумную камеру 8 параллельно поверхности панели на державках натягивают нить 5 и любым известным способом измеряют расстояние от нити до поверхности панели. Затем помещенную в вакуумную камеру панель освещают источником 5 света таким образом, чтобы получить ортогональную теневую проекцию, нити на поверхность панели, измеряют визуально в тубус 12 или путем фотографирования с помощью фотоаппарата 13 видимое под заданным углом к поверхности панели расстояние между нитью и ее тенью на свободной от конденсата поверхности. Аналогично измеряют расстояние от нити до е,С; тени на поверхности образующегося в процессе эксперимента слоя твердого конденсата и по известной геометрической зависимости вычисляют толщину слоя:

(

где Я -расстояние от нити до поверхности

панели;

АО - видимое расстояние от нити до поверхности панели;

Ьх. - видимое расстояние от нити до поверхности образующегося на панели слоя конденсата.

В одном из вариантов осуществления предложенного способа температуру криогенной панели в процессе эксперимента поддерживают на уровне 20°К. Давление вымораживаемого газа в вакуумной камере при этом равно Р IQ--f-lQ- мм рт. ст. Расстояние от нити до панели составляет мм. Нить диаметром 0,1 мм из теплоизоляционного материала натянута параллельно поверхности панели с помощью грузика. Источник света - электрическая лампа на 8 б, 30 ег - с линейчатым телом накала расположена па расстоянии 0,5 м от панели. Угол между направлением визирования и поверхностью панели составляет 45°. Для наблюдения и фотографирования поверхности конденсата в зоне измерения его толщины использован зеркальный фотоаппарат с длиннофокусным объективом. Предложенный способ позволяет определять толщину слоя конденсата и скорость его роста в заданной точке или вдоль заданной линии на поверхности криогенной панели независимо от профиля поверхности слоя. Способ не требует сложной аппаратуры и позволяет простыми средствами получить достаточно точные измерения толщины нарастающего слоя твердого конденсата в сложных теплофизических условиях его образования, не искажая физической картины процесса. Простота реализации способа сокращает сроки и снижает стоимость эксперимента.

Предмет изобретения

Способ измерения перемещения непрозрачной поверхности объекта в направлении ее нормали, заключающийся в использовании светового пучка лучей, отличающийся тем,

что, с целью измерения толщины слоя твердого конденсата и скорости ее роста в вакуумной камере на поверхности криогенной панели, натягивают нить вдоль панели, определяют расстояние от нити до панели, освещают нить пучком лучей, перпендикулярных к поверхности панели и лежащих в плоскости нити, и измеряют видимое расстояние между нитью и ее тенью на панели в отсутствии конденсата, а затем аналогично измеряют видимое расстояние между нитью и ее тенью на поверхности конденсата и по известной геометрической зависимости вычисляют толщину слоя твердого конденсата.

7