Криогенные кварцевые микровесы

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к регистрации малых величин масс, и может использоваться в качестве датчиков контроля чистоты поверхности и регистраторов потока массы, где требуется измерение величины масс в диапазоне . Целью изобретения является упрощение микровесов, снижение энергозатрат во время эксплуатации и повышение точности Высокочастотный генератор 6 возбуждает резонансные колебания в кварцевом кристалле 1„ При охлаждении массочувствительного электрода 3, связанного с источником 5 криогенной температуры , происходит конденсация на нем массы газообразного вещества, которая измеряется о На медном токоподводе 2 электрода 3 установлен омический подогреватель 7 для быстрого отогрева электрода 3 и испарения вещества. 1 ил.а

„SU„„1649296 А1 (1) с 01 с 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

3Ы ь0

1МКБ::ыЛ1 н свтссснсвт свндстссьствт

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

re ИЗОИ УНИЯМ И ОТНРЬ1ТИЯМ

Я И ГКНТ СССР (2)) 4460041/1О (22) 30.05.88 (46) 15.05.91. Бюл. Р 18 (72) А.IÎ.Hâàíîâ, А.N.Ïëîõîòíè÷åíêî, Е.Д.Радченко и С.Л.Чепель (53) 681.269(088.8) (56) Чиривелл Е. AXE Paper

Р 73-731, 1973. (54) КРИОГЕННЬЕ КВАРЦЕВЫЕ ИИКРОВЕСЫ (57): Изобретение относится к измерительной технике, а именно к регистраиии малых величин масс, и может использоваться в качестве датчиков контроля чистоты поверхности н регистраторов потока массы, где требуется измерение величины масс в диапа2 зоне 10">- 10 г. Целью изобретения является упрощение микровесов, снижение энергозатрат во время эксплуатации и повьппение точности. Высокочастотный генератор б возбуждает резонансные колебания в кварцевом кристалле 1. При охлаждении массочувствительного электрода 3, связанного с источником 5 криогенной температуры, происходит конденсация на нем масси газообразного вещества, которая измеряется. На медном токоподводе 2 электрода 3 установлен омический подогреватель 7 для быстрого отогрева электрода 3 и испарения вещества. 1 ип.

1 649296

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам регистрации малых масс, и может использоваться в качестве датчиков .контроля чистоты поверхности, регистраторов потока массы газа и в других случаях.

Цель изобретения — упрощение микровесов, снижение энергозатрат во 10 время эксплуатации и повышение точкости.

На чертеже представлено устройство, общий вид.

Кварцевый резонатор 1 крепится f5 к токоподводу 2 через массочувствительный электрод 3, на который осуществляется конденсация измеряемой массы. В месте контакта токоподвода

2 и электрода 3 обеспечивается надеж- 20 ный тепловой контакт, например, путем пайки. Для возбуждения колебаний кварцевого кристалла имеется второй электрод 4, расположенный на обратной стороне резонатора. Токоподвод 25

2,выполнен в виде толстой медной шины, при этом устройство обеспечивает тепловой контакт токоподвода

2 с источником 5 криогенной температуры путем, например, пайки.

Возбуждение резонансных колебаний осуществляется с помощью высокочастотного генератора 6, один выход которого подключен к электроду 4, а второй, как и электрод 3, подсоеди- 35 нен к заземленному источнику 5 криогенной температуры вместе с токоподводом 3. Для отогрева электрода 3 на токоподводе 2 предусмотрен омический подогреватель 7.

Устройство работает следующим образом.

Высокочастотный генератор 6 возбуждает резонансные колебания в кварцевом кристалле l, которые сосредото- 45

Мены, в основном, между электродами

3 и 4. Охлаждение массочувствительного электрода 3 осуществляется в ре» .зультате его теплового контакта с токоподводом 2, который напаян на ис точнйк 5 криогенной температуры, охлаждающийся путем пропускания через него хладагента (например, жидких газов Не, Н, Ne, Б ). Поскольку токоподвод 2 выполнен в виде толстой медной шины и имеет хороший тепловой контакт с источником 5 криогенной температуры и электродом 3, темпера" тура последнего не значительно отличается от температуры источника 5.

Это позволяет эффективно. конденсировать на охлажденном электроде потоки массы газообразного вещества, при этом высокая теплопроводность токоподвода 2 обеспечивает хороший теплосъем с электрода 3, т.е. позволяет конденсировать большие потоки массы газа.

Осажденная на массочувствительный резонатор масса газа Ьш изменяет резонансную частоту кристалла Д f no следующему закону

hf = с,„бш, (>) где с — коэффициент массовой чувстh1 вителъности кварцевого резонатора.

Таким образом, зная с, который зависит от резонансных свойств кварцевого кристалла и фиксируя измеМ кение частоты ьезорезонансного дат/ чика g f = Е = f, где f — частота после конденсации массы; f — частота до конденсации массы, можно определить величину осажденной массы.

После проведения серии измерений, когда на электроде 3 накопится большое количество вещества (л- l0 ), возннкает. необходимость его удаления.

В этом случае на подогреватель 7 подается напряжение и тепловая волна за счет высокой теплопроводности меди быстро достигает электрода 3, нагревая его, что ведет к удалению осевшего на него вещества. Поскольку теплопроводность меди и серебра, из которого сделаны электроды, на а 3 порядка выше теплопроводности кварца, удаление вещес- а с электрода происходит практик гски беэ ощутимого нагрева кварцевого резонатбра.

После удалений осевшей массы подогреватель отключается и вся система— токоподвод — электрод 3 быстро приобретает исходную криогенную температуру.,Криогенные кварцевые микровесы вновь готовы к измерению потоков массы вещества.

Формула изобретения

Криогенные кварцевые микровесы, содержащие высокочастотный генератор для возбуждения кварцевого резонатоФ ра, снабженного токоподводами и связанного с источником криогенных температур, и омический подогреватель, о т л н ч а ю щ и е с я тем, что, с целью упрощения микровесов, снижеСоставитель С.Плахов

Техред М Дидык Корректор И.Эрдейи

Редактор С.Лисина

Заказ 1513 Тираж 338 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР !

13035, Москва, Ж-35, Рауиская наб. ° д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óèãîðîä, ул. Гагарина, 101 ния энергозатрат при эксплуатации и повышения точности, токоподвод выполнен в виде шины иэ металла с сокой теплопроводностью, заэемлен!

649296

6 и размещен с возмо кностью теплового контакта с источником криогенных вы- температур, при этом омический подогреватель размещен на токонодводе.