Устройство для измерения опти-чЕСКиХ СВОйСТВ РАСплАВОВ ОКиСлОВМЕТАллОВ и МЕТАллОидОВ Советский патент 1981 года по МПК G01N21/85 

Изобретение относит.ся к неразрушанхдему контролю материалов и может быть использовано для измерения прозрачности и излучательной способности расплавов тугоплавких окислов металлов и металлоидов, содержащихся в виде конденсата в продуктах сгорания металлизированных ракетнух топИзвестно устройство для измерения прозрачности образцов окислов металлов npri температурах ниже их темпера туры плавления, состоящее из молибде нового трубчатого нагревателя, заклю ченного в вакуумированный объем Ii Однако это устройство не позволяет измерять оптические свойства исследуемых образцов при температура превышающих их температуры плавления Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения оптических свойств расплавов окислов металлов и металлоидов, содержащее нагревате.пьную подложку с углублением для размещения образца, заключенную в ва куумированный объем 12. Недостатком известного устройства является использование пластины ослабленного внутреннего отражения и вакуумированном объеме при измерении оптических свойств образцов и ИК-области, что вносит дополнительную погрешность, позволяет исследовать лишь образцы, разлагающиеся при нагреве с образ ованием продуктов пиролиз а,т.е. не позволяет измерять оптические свойства расплавов веществ при высоких температурах. Цель изобретения - повышение точности измерений оптических свойств расплавов окислов металлов и металлоидов . Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве углубление для размещения образца снабжено неполно смачиваемым сквозным отверстием, удерживающим расплав. На фиг.1 представлен вариант конструктивного выполнения устройстпа для измерения оптических свойств исследуемых образцов; на фиг.2 одна из форм выполнения нагревательной подложки с углублением и сквозным отверстием для исследуемого образца соответствующего сечения. Устройство содержит вакуумирован ную рабочую камеру 1, водоохлаждаемые электроды 2, соединенные с источником питания, нагревательную подложку 3 с исследуемым расплавом, Рабочая камера 1 снабжена штуцером 4 для вакуумирования и оптическими окнами 5 из материала, прозрачного в инфракрасной областиспектра. Углубление 6 в нагревательной подложк имеет сквозное отверстие, заполняем исследуемым расплавом.Для измерения оптических свойств предусмотрены ис точник 7 излучения и приемник 8. Устройство работает следующим об разом. В водоохлаждаемую рабочую камеру 1 помещается на нагревательную подложку 3 исследуемый образец. Нагревательная подложка 3 соединяется с электродами 2. Объем рабочей камеры 1.вакуумируется путем откачки воздуха через штуцер 4. Затем включают источник питания, соединенныРг электродами 2 и нагревательной подложкой 3, По достижении температуры плавления исследуемый образец пе реходит из твердого состояния в рас лав и заполняет сквозное отверстие в углублении 6. В этом состоянии на расплав действуют гравитационные силы, сила поверхностного натяжения и силы давления, возникающие вследствие кривизны поверхности рас плава. Уравнение сил, действующих на расплав, находящийся в сквозном отверстии подложки имеет вид ff- 2yrR 4-2G-Sj /R где ff- коэффициент поверхностного натяжения расплава окисла металла;R - радиус отверстия в подложке R - радиус кривизны поверхности верхней части расплава; R, - рсщиус кривизны поверхности нижней части расплава; S - площадь поверхности верхней части расплава; S- - площадь поверхности нижней части расплава; q - ускорение свободного падени Отсюда находят критическое значе ние массы расплава, которая при дан ной температуре надежно удерживается в сквозном отверстии углубления нагревателей подложки --f ()После заполнения сквозного отверстия в углублении нагревательной подложки расплавом массой «i «с , который надежно удерживается в ней, производят непосредственное измерение оптических свойств расплава при данной температуре. Например, для измерения прозрачности световой поток от источника 7 излучения пропускается через исследуемлй расплав и фиксируется приемником 8 излучения по отношению интенсивностей световых потоков падающего на образец и прошедшего через негожи определяют значение коэффициента пропускания расплава на данной длине волны излучения. Излучательная способность расплава определяется отношением излучения расплава на данной длине волны к излучению абсолютно черного тела при той же температуре. Данное изобретение позволяет уменьшить погрешность при измере.нии прозрачности и излучательной . способности расплавов окислов металлов и металлоидов, находящихся в трактах высокотемпературных энергетических установок, более точно рассчитывать тепловые потоки от продуктов сгорания металлизированных твердых топлив, что позволяет улучшить проектирование теплозащитных покрытий высокотемпературных энергетических установок и системы их охлаждения. Формула изобретения Устройство для измерения оптических свойств расплавов окислов металлов и металлоидов, содержащее нагревательную подложку с углублением для размещения образца, заключенную в вакуумированный объем, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, углубление для размещения образца снабжено неполно смачиваемым сквозным отверстием, удерживакяаим расплав. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе l.BaHKMHH А. В. и Петров В. А. Экспериментальное исследование спектрального коэффициента поглощения кварцевых стекол в области спектра 0,25-1,25 мкм при высоких температурах. - Теплофизика высоких температур, 1976, № 2, с.87. 2. Патент США № 3508836, кл. G 01 N 1/10, опублик. 1970 (прототип) .

5 Ь

zzcEOaz