SU977919A1 - Нагревательна установка дл исследований - Google Patents

Description

(5)НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ Изобретение относитс  к нагревательным устройствам дл  проведени  преимущественно оптических исследова ний твердых тел при высоких температурах . Известны нагревательные устройства , предназначенные дл  проведени  указанных выше исследований, представл щие собой печь сопротивлени  с изол ционным кожухом и вмонтированной термопарой, а также нагревательные установки в виде стержн  с тонким отверстием, нагреваемого пропусканием через него токаЧ и 2. Такие нагревательные устройства не позвол ют проводить быструю закал ку изучаемых объектов без перемещени  образца из зоны нагрева следовательно , без нарушени  фиксированно го положени  образца по отношению к объективу микроскопа, что существе но ограничивает область их примене1НИЯ . Кроме того, известные нагревате ные установки требуют подвода сраонительно большой мог ности, в результате чего происходит сильный-нагрев микроскопа, особенно его оптики. Это обсто тельство требует создани  специальных приспособлений дл  охлаждени  объектива водой., ограничивает возможность проведени  исследований с длительной выдержкой при высокой температуре , снижает точность анализа и создает неудобства в эксплуата1|ии. Эти нагревательные установки не позвол ют проводить исследовани  в контролируемой атмосфере или в вакууме. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой  вл етс  установка , в которой нагрев осу14ествл етс  посредством пропускани  тока через нагревательный элемент, выполненный в виде тонкостенного разрезного металлического цилиндра. Эта установ-. ка содержит цилиндрический металлический корпус, 8 котором размещен нагревательный элемент цилиндрической формь4 С токовводами и окружающий его .экран. Внутри нагревательного элемента расположена подставка дл  нагреваемого объекта. Герметичный корпус позвол ет создавать вакуум или заданную атмосферу в рабочем пространстве. Дл  обеспечени  равномерного пол  температур в нагреваемом объекте отйошение высоты к диаметру нагревательного эле мента h/d 8-10 3. . Основной, недостаток известного нагревательного устройства св зан с невозможностью его использовани  дл  проведени  высокотемпературных оптических НС следований, в частности излучени  под микроскопом тонких шлисЬов в проход щем или отраженном свете. Это ббъ сн етс  тем, что такое устройство не удовлетвор ет р ду спепифических требований. Нагревательна  установка должна помецатьс  на рабочем столике микроскопа и иметь в корпусе окна, обеспечивающие прохождение светового луча; рассто ние от места креплени  образца до окна в корпусе L не должно превышать фокусного рассто ни  стандартного объектива Ф, т.е. должно выполн ть с  условие L, Ф 1( мм; нельз  допускать нагревани  объектива выше пре дельно допустимой температуры 50°С) в услови х длительной выдержки образца при высокой температуре. Цель изобретени  - создание нагревательной установки, обеспечивающе проведение оптических исследований пр высоких температурах и повышение точности измерени  физико-химических свойств исследуемых объектов за счет снижени  градиента температуры по образцу , что в конечном сче/е приводит к повышению точности анализа. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в нагревательной установке дл  ис следований, -преимущественно оптических , цилиндрический нагревательный элемент выполнен с отношением высоты к диаметру h/d 1,5-2, подставка выполнена в виде металлического кольца, жестко прикрепленного к внутренней .поверхности нагревательного элемента в его геометрическом центре, причем рассто ние от подставки до оптического окна в корпусе не превышает фокусного рассто ни  объектива. Использование разрезного цилиндрического нагревательного элемента с от ношением li/d 1,5-2 пoзвoл et исследовать образцы, радиальный размер которых достаточен дл  точного количественного анализа, исключает перегрев оптических элементов микроскопа выше предельно допустимой температуры, так как нагревательный элемент удал етс  при этом от оптического окна на достаточное рассто ние при сохранении услови  . Подставка дл  образца выполнена в виде кольца, чтобы не преп тствовать прохождению света через образец. Яесткое ее прикрепление к внутренней поверхности нагревательно го элемента в середине его высоты обеспечивает, учитыва  высокую теплопроводность металла, минимальный осевой и радиальный градиент температуры в образце и позвол ет сохранить фиксированное по отношению к объективу положение анализируемого образца при резком изменении температуры (закалка ). На фиг. 1 схематически изображена конструкци  установки; на фиг. 2 Сечение А-А на фиг. 1. Устройство содержит металлический корпус 1, внутри которого размещен .нагревательный элемент 2, выполненный в виде металлического тонкостенного разрезного цилиндра, с жестко закрепленной внутри него кольцевой металлической подставкой дл  исследуемого образца 3. К подставке 3 подсоединены провода термопары k, котора  измер ет температуру образца. Дл  уменьшени  тепловых потерь и создани  более равномерного пол  температур вокруг нагревательного элемента 2 установлен цилиндрический экран 5. Токовводы 6 соедин ют нагревательный элемент с источником питани , который обеспечивает плавную регулировку напр жени  и способен пропускать ток величиной до 60 А. Корпус 1 с двух сторон закрыт прозрачными крышками 7 и снабжен каналами 8 дл  создани -в рабочем пространстве заданной газоjoft атмосферы. Со стороны крышки 7 устанавливают объектив 9 микроскопа. Предлагаема  установка работает след кхцим образом. Снимаетс  верхн   крышка 7 и через отверстие в корпусе 1 на подставку 3 устанавливаетс  исследуемый образец . После герметизации корпуса измерительное устройство устанавливаетс  на столике микроскопа. Затем в рабочем пространстве создаетс  заоткачки газа через каналы 8. Изменением величины напр жени , подаваемог к нагревательному элементу 2 через токопводы 6, достигаетс  требуема  температура. При необходимости закалки исследуемого образца достаточн отключить источник тока от нагревательного устройства.

Проведение испытани  предлагаемой нагревательной установки дл  оптйчес ких исследований, в которой нагревательный элемент изготовлен из платины , вы вили следующие ее технические характеристики.

Наибольша  температура нагревани  исследуемого образца 1500°С Температура корпуса установки в случае

длительной экспозиции

( дес тки часов ; исследуемого образца при температуре, близкой . . к максимальной 100 С То ч, при воздушном охлах дении корпуса вентил тором Наибольша  температура объектива микроскопа Величина градиента темпефатуры по Ьбразцу при i наибольшей его температуреIS C Точность измерени  температуры по данным гра- дуировки, по температурам плавлени  чистых металлов ±3°С Средн   скорость закалки образца 600°С/с Наибольшие размеры исследуемого образца: средний диаметр 1,4 мм высота 0,5 мм Предлагаемое техническое решение удовлетвор ет требовани м, предъ вл  емым к нагревательным устройствам дл оптических исследований и обеспечивает достаточную однородность распределени  температуры по образцу, необходимую дл  целей прецизионного физикохимического анализа. Учитыва  высокие технические характеристики установки и надежность в эксплуатации, она может быть применена при различных физико-химических исследовани х твердых тел оптическим методом в контролируемой атмосфере.

В отличие от известных нагревательных УСТРОЙСТВ предлагаема  установка значительно расшир ет возможности оптических исследований физико-химических свойств твердых тел при высоких температурах.

Claims (3)

1. Геологи  и геофизика, 1972, № 6, с. 139-1 1.

2. Геологи  и геофизика, Т9б8, , tf.8, с. 1(.

3.Лейканд М.С. Вакуумные электрические печи, 1968, с.215-: 1б.