Устройство для определения вязкоупругих свойств мономолекулярных слоев веществ

 

(ii 702272

Союз Соеетских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 с (61) Дополнительное к авт. санд-ву(51)М. Кл.

G 01 М 11/16 (22)Заявлено 02,08.77 (23) 515410у18 5

\ с присоединением заявки М тввуюрстиеювй каиитит

СССР вв NNN изейрвтеиий и впрнтий (23) ПрнорнтетОпублнковано05.12.79, Бтоллетень Ю 45 (53) УДК 532.137 (088.8 ) Дата опубликования описания 07.12.79 (72) Автор . изобретения

В, Е. Гудзь

Винницкий медицинский институт им. Н. И. Пирогова (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОУПРУГИХ

СВОЙСТВ МОНОМСЛЕКУЛЯРНЫХ СЛОЕВ ВЕЩЕСТВ

Изобретение относится к технике опредепения вязкоупругих свойств жидких сред, в частности к устройствам, служащим для измерения поверхностной динами» чвской вязкости и поверхностного динамического модуля сдвига мономопекупярных слоев поверхностно-активных веществ, например, белков, жирных и нуклеиновых кислот и предназначено, как один из мик рометодов опредвпения структурных изменений при диагностике: мвтаболитичвских тО процессов в организме, а также может

6йть исйойьзовано для реопогических исследований различного рода раствора и жидкостей, находящихся в объемной фазе.

Известны устройства для опредепения динамической вязкости и динамичесжого модупя сдвига полимерных образцов и ппе-. ночных материалов по частоте копебаний образца.

Такие устройства нв обеспечивают пря мых измерений динамической вязкости одновременно с динамическим модулем сдви2 га жидких вязкоупругих сред, находящихся в. состоянии мономопвкупярного слои.

Ближайшим техническим решением явпя ется устройство дпя опредвпения вязкоупрутих свойств вещества, содержащее эпектромеханическую систему, состоящую из чувствительного элемента, соединенного с источником синусоидатьного тока, подвикной катушки, токопроводящего эпемента.

Известное устройство не позволяет прямо определять динамическую вязкость и jNнамический модупь сдвига поверхностно-активных вептеств, находящихся в двумерном состоянии, т.е, в состоянии мономолекупярного слоя. Кроме того, известное устройство нв обеспечивает высокой точности измерений, так как одновременно. фиксирует максимапьную ввпичину перемен-. ного синусоидапьного тока, амплитуду крутипьных колебаний зпектромвханической системй. Определяют сжжг фаз и производит расчет значений динамической вяз70227 2 4 кости и динамического модуля сдвига при помоши установленных зависимостей:

q =(AK,1 ttu8O)51I18<

Q = jî 6 cos8„-K, .+ ", где g - динамическая вязкость;

t г - динамический модуль сдвига; д - формфахтор о

- закручивающий момент катуш1 ки на единицу тока;

Ко - постоянная кручения подвесв:

- ампдитудное значение перемен» ного синусоидального токе; 15

Ор » «угол отклонения электромеханической системы от положения равновесия; сдвиг фаз между переменным синусоидальным током и отхло-Ж пением электромеханической системы;

- момент инерции электромеханической системы; (g - частота переменного синусоидапьного тока, Пель предлагаемого изобретения - сокращение времени измерений, повышение их точности и стабильности.

Дпя этого в него дополнительно введе-Зо ны две пары неподвижных катушек, второй токопроводящий ущ угий мемеит, стабилизированный источник тюстоаиного тока, два неэввиеимых регулятора иаир@женин и измерителя тока, корректор частоты ст1б ственных колебаний системы, юстировочная гоповка, при этом две пары неподвижных катушек расположены вокруг подэииаой катушки, подвешенной нв двух токопрово- дящих упругих элементах и соединенную вторым своим концом с чувствительным элементом, и соединена каждая пара неподвижных катушек со стабилизированным источником постоянного тока через регу ляторы напряжений и измерители 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, юлой трубы 7, двух то-., 50 хопроводящих упругих элементов 8, корректора 9 частоты собственных колебаний, держателей 10, юстировочной головки 11, генератора 12 электрических са55 нусоидальных колебаний, измерителей 13 и 14, регуляторов 15 и 16 напряжения, ствбилизироввнного источника 17 постоянного т окв

Qae пары неподвижных катушек 3 и 4 и подвижная катушка 5 образуют спаренную электродинамическую систему и действу» ют 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, предстаЬ ляющий поршень, перемещающийся в середине полой трубы 7, и прикрепленных к держателям 10, связанным жестко с юстировочной головкой 11. Управление амплитудой механйческих колебаний осуществляется при помощи токов, поступающих от общего стабилизированното источника 17 тока через регуляторы 15 и 16 напряжений и измеритель 13 и 14 токов нв неподвижные катушки 3 и 4. Управление частотой механических колебаний и поддержанне коэффициента пропорциональности устройства, равным единице, осуществляют переменным синусоидальным тохом фиксированной величины, поступающим от генератора 12 электрических синусоидальных колебаний, через держатели 10, токопроводящие упругие элементы В, на подвижную катушку 5. цредлагаемое устройство паботает следующим образом.

Когда электромеханическая система 1, 2, 5, 6„8 находится в контакте с подлож хой без мономолекулярного слоя, выверяют нулььустройства, а затем выставляют величину постоянного тока, поступающего на катушку 4 от стабилизированно го источника 17 поотоянного тока через регулятор 15 напряжения и измеритель

13 тока и силу переменного синусоидального тока фиксированной величины, поступающего на катушку 5 от генератора 12 электрич вских синусоидальных колебаний .

При этом катушки 4 и 5 с током посредством созданных ими магнитных полей взаимодействуют между собой, вследствие чего создается переменный электромагнитный вращательный момент, который вызывает незатухающие крущльные колебания электромеханической системы.

Для обеспечения начальных условий

B измерениях электромеханическую систему 1, 2, 5, 6, 8 настраивают в резонанс при помощи генератора 12 электрических синусоидальных колебаний путем подбора частоты переменного синусоидального тока, поступающего на катушку 5.

При этом, если на подложку наносят

5 702272 6 мономолекулярный слой поверхностно-активного вещества, то за счет действия его вяэкоупрутпх сил нарушается условие резонанса и амплитуда незатухающих кру» тильных колебаний электромеханической системы уменьшается.

Для определения поверхностной динамической вязкости и поверхностного динами» ч вского модуля сдвига мономолекулярного слоя опять настраивают элвктромвханичес кую систему в резонанс путем подбора частоты колебаний переменного синусондального тока фиксированной величины, проходящего через катушку 5. Затем про пускают постсинный ток, поступавший от !

5 стабилизированного источника 17 посто янного тока, через регулятор 16 напря женин и измеритель 14 тока на катушку

3. Катушка 3 с током создает постоян»

20 ное магнитное поле, которое воздвйству ет на катушку 5 с переменным током и вызывает увеличение амплитуды колеба» ний электромеханической системы, При чем величину постоянного тока, проходящего через катушку 3, пропускают та кой, чтобы обеспечить для обоих случаев произведение амплитуды механических ко лебаний на резонансную частоту постоян выме

Применение предлагаемого устройства для определения вязкоупругих свойств. мономолекулярных слоев i веществ обвспв чивает прямые измерения поверхностной динамической вязкости мономолекулярных слоев совместно с поверхностным динамическим модулем сдвига, а также сокра» тает время выполнения измерений, повышает точность и стабильность.

Формула и зобрвтения

Устройство для определения вязкоупру

rax свойств мономолекулярных слоев ве ществ, содержащее алектромеханичвскую систему, состоящую из чувствительного элемента, совдинзнного с источником синусоидального тока, подвижной катушки, токопроводящего элемента,о т л и ч а ю . щ е е с я твм, что, с пенью сокращения времеви измерений, .повьпцения их точносж м стабильности, в aего дополнительно введены две пары неподвпжпых катушек, второй "токопроводящий упругнй ьлемент, стабилизироваиный источник иос гоянного хок а» два нез ав@ нмых регулятора напря жвыия и измврпчеля тока, юрректор час» тоты собственных колвбаннй спстаиы, юетировочнаа головка, прн этом две пары нвподвижних катушек расвэлоэвиы вокруг ,подвижной катушка, подвешенной на двух тоющоводящнх упружх элементах н сов» динепную вторым своим конном с чувс ви тельным элементом,,и соединена каждая пара неподвижных катушек со стабилйзированным источннком постоянного тока через регуляторы напряжений и измерителя токов

702272

Составитель Н. Плотникова.

Редактор Б. Павлов Техред С. Мигай Корректор В. Бутяга

Заказ 7579/40 Тираж 1073 Подписное

UHHHIIH Государственного комитета СССР по дмам ивобретений и открытий

11303Ц, Москва, Ж-38, Раушская наб., д. 4/5»

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4