УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ Советский патент 1973 года по МПК G01R27/00 

1

Изобретение относится к устройствам для физических лабораторных исследований свойств плазмы.

Известно устройство для измерения электропроводности паров металлов, состоящее из вертикальной геометрической ампулы с внешними нагревателями, двух плоских измерительных электродов, электроизоляторов и расположенного в нижней части амплитуды резервуара для жидкого исследуемого металла.

Однако такое устройство имеет невысокую точность измерений при давлении насыщенного пара около и более атмосферного из-за возрастающего влияния конвенции паров вблизи измерительных поверхностей на ста-, бильность измеряемых электрических параметров.

Кроме того, из-за снижения прочности ампулы по мере нагрева трудно нолучить давление пара, существенно большее атмосферного.

Измерение давления паров исследуемого металла в ампуле осложнено необходимостью знания положения мениска жидкости в ампуле и его температуры для определения давления по кривой насыщения металлов, которая предполагается известной.

Цель изобретения - повышение давления плазмы и упрощение его регистрации.

Это достигается благодаря тому, что в устройстве жидко-.металлический резервуар ампулы выполнен в виде V-образного сосуда, объем открытой части которого превышает объем остальных участков внутренней полости ампулы.

Для повышения точности измерения электропроводности плазмы в устройстве верхний электрод выполнен в виде неподвижного глухого верхнего торца корпуса ампулы, верхний участок подвижного нижнего электрода вплоть до его измерительного торца окружен сплошным металлическим цилиндром, .неподвижно закрепленным в корпусе ампулы и электрически изолированным от обоих электродов. Внешние нагреватели ориентированы относительно ампулы так, что обеспечивают максимальную температуру корпуса в его верхней части.

На чертеже показано предложенное устройство.

Устройство состоит из тугоплавкого измерительного участка 1 ампулы, являющегося верхним электродом, внешних нагревателей 2, 3, 4 с охлаждаемыми тоководами 5, подвижного электрода 6, металлокерамических узлов 7, 8, резервуаров 9, 10 с жидким металлом, сообщающихся между собой трубкой 11, причем объем резервуара 10 превышает суммарный объем полости ампулы и тпубки 11, сильфона 12, обеспечивающего перемещение электрода 6, металлического цилиндра 13, выполняющего роль охранного электрода, и измерительных выводов 14, 15 и 16. Устройство (Смонтировано в камере 17 на днище 18, ампула закреплена нееподвижно относительно печки, состоящей ,из нагревателей 2 и 3.

Устройство работает следующим образом.

Внешнюю камеру откачивают до глубокого вакуума, прогревают ампулу и резервуар 10 для удаления газов из металлической конструкции, при температуре узла выше температуры плавления исследуемого вещества заливают последнее в резервуар в количестве, превышающем объем полости ампулы и трубки И, и запускают в камеру инертный газ до заданного давления. С помощью нагревателя доводят температуру измерительного участка до рабочего уровня, превышающего температуру кипения исследуемого металла при заданном давлении.

Регулировкой нагревателя 3 добиваются плавного снижения температуры ампулы в направлении сверху вниз. При этом уровень жидкого металла устанавливается автоматически там, где температура ампулы равна температуре кипения при имеющемся давлении. Регулировку нагревателя 3 прекращают после вывода мениска металла в ампулу ниже металлокерамичбских узлов 7 и 8. На установившемся режиме давление в ампуле отличается от внешнего давления на величину разности гидростатических напоров жидкости в резервуарах 9 и 10, что нетрудно учесть при необходимости точной регистрации давления паров в ампуле.

Далее с помощью выводов 14, 15 и 16 регистрируют вольт-амперные характеристики плоского межэлектродного промежутка при различных зазорах между электродами 1 и 6, и на основании закона О.ма определяют электропроводность плазмы.

Таким образом, на рабочем режиме ампула находится в разгруженном состоянии, поэтому давление плазмы в ней может быть увеличено до предела, ограничивающего

давление нейтрального газа в камере. Кроме того, расположение межэлектродного зазора в верхней части ампулы, нагретой до наибольшей температуры, исключает возможность конвективного перемешивания исследуемого пара вблизи собирающих поверхностей электродов.

При выключении установки плавно снижают температуру одновременно по всему тракту рабочего узла, в результате чего исследуемый металл заполняет полости ампулы и трубки И. При повторных включениях установки после создания в камере требуемого давления нейтрального газа и расплавления металла в ампуле разогрев последней осуществляют, начиная с верхней точки ампулы путем повышения нагревателя 2.

Предмет изобретения

1. Устройство для из.мерепия электропроводности паров металлов, состоящее из вертикальной геометрической ампулы с внешними нагревателями, двух плоскопараллельных измерительных электродов, электроизоляторов

и резервуара с жидким исследуемым металлом, отличающееся тем, что, с целью увеличения давления плазмы и упропхения его регистрации, жидкометаллический резервуар ампулы выполнен в виде У-образного сосуда,

объем открытой части которого превышает объем остальных участков внутренней полости ампулы.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения

электропроводности плазмы, в нем верхний электрод выполнен в виде неподвижного глухого верхнего торца корпуса ампулы, верхний участок подвижного нижнего электрода вплоть до его измерительного торца окружен

сплошным металлическим цилиндром, неподвижно закрепленным в корпусе ампулы и электрически изолированным от обоих электродов, и внешние нагреватели ориентированы относительно ампулы так, что обеспечивают максимальную температуру корпуса в его верхней части.

xx/-vvv:,

-2 ГЗ

Г30.

x/7

fS

м ООООООО ОО ОО О

II

A-16