Устройство для определения вязкоупругих свойств мономолекулярных слоев веществ Советский патент 1979 года по МПК G01N11/16 

Изобретение отвосится к технике определения вязкоупругих свойств жидких сред, в частнобта к устройствам, служащим для измерения поверхностной йинеа ли ческой вязкости и поверхностного динамического модуля сдвига мономолекулярных слоев noBepXHOCTHO iaKTiiBHbix веществ, например, белков, жирных и нуклеиновых кислот и предназначено, как один из микрометодов определения структурных изменений при диагностике метаболитических пропессов в организме, а также может &1ть исЬопьзовано для реологических ир«. следований разлнчнотю рода раствора и жидкостей, находящихся в объемной фазе. Известны устройства для определевия динамической вязкости и динамического модуля сдвига полимерных образцов и ппе ночных материалов по частоте колебаний образца. Такие устройства не обеспечивают прямых измерений динамической вязкости одновременно с динамическим модулем сдвига жидких вязкоупругих сред, находящихся в состоянии мономолекулярного слоя. Ближайшим техническим рещеннем является уст)ройство для определения вязкоуп- ругих свойств вещества, содержащее электромеханическую систему, состоящую из чувствительного элемента, соединенного с, источником сийусоидалъвого трка, под. вюкной катущки, токопроводящего элемента., Известное устройство не позволяет пря- МО опрадеяять динамическую вязкость и дИ мическвй модуль сдвига поверхностно-акивных веществ, находящихся в двумерном состоянии, т.е. в состоянии мономолекулярного слоя. Кроме того, известное устройство не oбвcпeчивaёf высокой точности измерений, так как одновременно фиксирует максимальную величину перемен ного синусоидального тока, амплитуду крУ тильных колебаний электромеханической системы. Определяют сдвиг фаз и производят расчет значений динамической вязкости в динамического модуля сдвига при прмрцш установленных зашисимостей; Ц--( Q-( NO/®O) где YI - динамическая вязкость; Q - динамический модуль сдвига; д - формфактор K. - закручиваюишй момент катушки на единицу тока; KO - постоянная кручения подвеса; 1 - амплитудное зненение перемен ного cинJCOидaльнoгo тока; 90 - угол откло авння электромеханической системы от попоже ння равновесия; (f СДВИГ фаз между переменным синусоидальны л током и Ътало нением электромеханической системы; X - момент инерции электромеханв ческой системы UU - частота переменного синусоидального тока. Цель предлагаэмого изобретения - со1фащ@нке времени вгмеревий, повышение вх точности и стабвльвосЛ. Дия этого Б него дополввтелгао введены две пары веоодввявых катушек, второ тоБопроводащ saetAesT, гврованвЫй всточввк шэокмшвого токе, две везаввсймых р&гупятара напряжешя я измс(рнтепя то, корректор частоты сЬбствеввых Еолэбанвй , юстяровочна готовка, щя. этом дее пары вепод яшых катущек расположены вокруг ПОДВВЖВОЁ катушка, подвашэнной на двух токопрово-; дтцвх уяругих з 1вмевтах в соеднне.вную вторым СВОЕМ концсад с чувствительным элементом, в соединена каждая пера неоодвняшых катушек со стабилизированным всточннком постоянного тока через регу- нацр5ажений и взмзрители токов. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства, которое состоит из диска 1, стержня 2, двух пар неподвижных катушек 3 и 4, подвешенной катушки 5, зеркальца 6, 1юлой трубы 7, двух токопроводящих упругих элементов 8, корректора 9 частоты собственных колебаний, держателей 10, юстнровочцой голов- KB 11, генератора 12 электрических ,си- нусоидайы1ых колебаний, измерителей 13 и 14, регуляторов 15 и 16 напряжения, стабилизированного источника 17 постоянного тока. Две пары неподвижных катушек 3 и 4 и 9одвижная катушка 5 образуют спаренную электродинамическую систему и действуют независимо друг от друга. Подвижная катушка 5 жестко связана с диском 1 через стержень 2 с зеркальцем 6, подвешена на двух токопроводящих упругих элементах 8, проходящих через корректор 9 частоты собственных колебаний, предстаЫляющий : оршень, перемещающийся в середине полой трубы 7, и прикрепленных к держателям 10, связанным жестко с юстировочной головкой 11. Управление амплитудой механических колебаний осуществляется при помощи токов, поступающих от общего стабилизированного источника 17 тока через регуляторы 15 и 16 напряжений и измеритель 13 и 14 токов на неподвижные катушки 3 и 4. Управление частотой механических колебаний и поддержание коэффициента пропорциональности устройства, равным единице, осущес- эляют переменным синусоидальным током фиксированной величины, поступающим от генератора 12 электрических синусоидальных колебаний, через держатели 10, токо тгроводящие упругие элементы S, на подвижную катушку 5. Предлагаемое устройство паботает следующим образом. Когда электромеханическая система 1, 2, 5, 6, 8 находится в контакте с подложкой без мономолекулярного слоя, выверя- ют нуль устройств а, а затем выставляют величину 1ЮСТОЯННОГО тока, поступающего на катушку 4 от стабилизированного источника 17 постоянного тока через регулятор 15 напряжения и измеритель 13 тока и силу переменного синусоидального тока фшссирсжанной величины, поступающего на катушку 5 от генератора 12 электрических стнусоидальных колебаний. При этом катушки 4 и 5 с током посредством созданных ими магаитных полей взаимодействуют между собой, вследствие чего создается переменный электромагнитный вращательный момент, который вызывает незатухающие крутильные коле бания электромеханической системы. Для обеспечения начальных условий в измерениях электромеханическую систему 1, 2, 5, 6, 8 настраивают в резонанс при помощи г ератора 12 электрических синусоидальных колебаний путем подбора частоты переменного синусоидального тока, поступающего на катуижу 5. При этом, если на подложку наносят мономолекулярный слой поверхностно-активного вещества, то за счет действия его вязкоупругих сил нарушается условие резонансу и амплитуда незатухающих кру тильных колебаний электромеханической системы умен1лнается Для определения поверхнс)стной динами ческой вязкости и поверхностного динами- ,чеокого модуля сдвига мономолекуяярного слоя опять настраивают электромеханичео кую систему в резонанс путем подбора частоты колебаний переменного синусо.идального тока фиксированной величины, проходящего через катушку 5, Затем пропускают постоянный ток, поступающий от стабилизированного источника 17 постоянного тока, через регулятор 16 напряжения и измеритель 14 тока на катушку 3. Катушка 3 с током создает постоянное магнитное поле, которое воздействует на катушку 5 с переменным током н вызывает увеличение амплитуды колебаний электромеханической системы, При, чем величину посто51нного тока, проходящего через катушку 3, пропускают такой, чтобы обеспечить для обоих случаев произведение амплитуды механических вэ .лебаний на резонансную частоту постоянным. Применение предлагаемого устройства для определения вязкоупрутих свойств мономолекулярных слоев i в еществ обеспечивает прямые измерения поверхностной динамической вязкости мономолекулярных слоев совместно с поверхностным динами,еским модулем сдвига, а также сокращает врем1я выпопнення измерений, повышает точность и стабильность. Формула изобретенвя Устройство для определения вязкоупру- гих свойств мономолекулярных слоев веществ, содержащее злёктромеханическую систему, состоящую из чувствительного элемента, соедин ннохх) Q источником синусоидального тока, подвижной катушкв, токопроводящего злемента, о т я в я а ю - щ е е с я тем, что, с пвлыо сокращенкя времени измер гай, повыщенвя ях точности в стабвдшоств, в него дополввтелшо введены две пары беподввхкых катуш, второй токопровоояшяй упругЕй цемент, стабвлизирстшюсй всточсшк оосюянвого юка, два пезаввдвмых регу штора вапряжешз в взмервтеля тока, корректор чво тот соботвзд1вых колебсевй сястеыы, юётероБочная гояовка, цов этом две пары неподвижных катушек распоооавяы всжруг .подвижной катушкв, подвешеввой на двух тоЕОпроводагцвх упругих в дшенную BTO{KiiM свовм ксжпом с увствительным элементом,.в соединена каждая пара неподвижных катушек со стабшгйвврсжанньгм ИСТОЧНИКОМ посТояннозто тока че« рез регуляторы напряжений в измерятеяи токов.