Способ определения физико-химических характеристик растекания и поверхностной диффузии

 

I1Ц 7442 8 I

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Са1оз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. сгпд-ву (22) Заявлено 29.12.78 (21) 2704084 18-25 (51) 1Ч. Кл. -

G 0l N 13/00 с присоединением заявки М (43) Опубликовано 30.06.80. 131оллетев" М 24 (45) Дата опубликования описания 30.06.80 (53) УДК 543.542 (088,8) по делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

В. Г. Гугля и В. М. Бельков

Московский ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК РАСТЕКАНИЯ И ПОВЕРХНОСТНОЙ

ДИФФУЗИИ

А1г1=А,ехР— 2(— ) J, ГосУдаРственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области исследования физико-химических явлений, в частности, к методам изучения растекания и поверхностной диффузии.

Известен способ изучения процессов растекаш1я и поверхностной диффузии методом кинос.ьемки растека1ощейся жидкости (1).

Этот метод, используемый для изучения растекания нспрозрачных жидкостей, обладает низкой чувствительностью: примерно

10 —" г/см - .

Наиболсс близким к изобретению техническим решением является способ опреде erI11sI коэффициента диффузии одного вещества в другом, согласно которому на пластину кварцевого резонатора наносят вещество, диффузию в котором другого вещества необходимо определить, затем нагревают до нужной температуры (2). После этого на ту же пластину в зоне нечувствительности резонатора наносят другое вещество, которос диффупдпрует в первое. Коэффициент диффузии определяют по пзмснени1о частоты колебаний резонатора во времени.

Дпффсрспцпальная чувствительность резонатора к массе вне чувствительной зоны равна нулю и монотонно возрастает от нуля па краю до своего максимального значения CF в центре чувствительной зоны и пропорцпональпа Л (r), (Л (r) — амплитуда колебаний в некоторой точке r) С другой стороны, известно, что где Ло — наибольшая амплитуда в центре чуBcTI IITcльной зоны резонатора;

Ро — радиус чувствительной зоны.

10 Тогда закон изменения дифференциальной чувствительности будет

Cr(r) = — C „„,- ехр — 4 — . (1)

15 Нанесение ьсщества вне чувствительной зоны, как следует из формулы (1), не позволяет изучать начальные стад1ги растекания и поверхностной диффузии, а поскольку скорость распространения вещества рез20 ко падает со временем, то для получения достаточной точности измерений треоуются длительные эксперименты.

Недостатком извсстного способа является также О Iень сложная математическая обра25 ботка результатов измерений. Необходимо применение ЭВ, р1.

Целью изобретения является повышение чувствительности определения физико-химических характсристпк процессов растекания

30 и поверхностной диффузии.

7-14281

Дс!я этого исследуемое вещество наносят в центр чувствительной зоны кварцевого резонатора и по измснсшпо el 0 частоты во времени опредсля)от характеристики р астеI1 i! l I I i 5l и I I 0!I e J) X I I O e T I I O I 1, и с)) С!) 3 ! и, 7г!1! Оирсдслсиия Il;!J);iмстров растскаииll

Л. tlп .где Л вЂ” р адиус к а пл и жидкости; г — время;

1L — показатель степени Й, измеряют начальный радиус капли и по известному начальному сдвигу частоты ЛЕ„ находят начальную точку иа нормпроваииой кривой, имеющей вид:

-- 1,019 — 11 — ехр (— 4Р)1, Ь О где Л7, — изменение частоты резонатора при условии растекания капли по всему резонатору;

7

)хо

RI) — радиус чувствительной зоны.

Затем по экспериментальным значениям сдвига частоты в определепные промежутки времени ио нормированной кривой находят логарифмы радиусов капли. Затем строят зависимость Jg R от Jgt, тангенс угол паклона которой есть и, а зная отрезок, отсекаемый иа оси ординат, находят паряметр А.

На чертеже показана блок-схема устаиогки, на которой изучают растекание.

Кварцевый резонатор 1 (плоско-выпуклая линза) AT-среза с собственной частотой колеоаний I":,=3,3 мГц и круглыми серебряными электродами помещают в тсрмостат 2. Кварцевый! резонатор 1 подключают к автогeileратору 3, собр2иному по схеме

Батлера. Спнусоидальное напряжение с выхода автогснератора 3 усиливают с помощью широкополоспого усил1 теля 4, а затем подают на вход частотомера 5. Запись изменяющейся во времени частоты осущсстВЛЯIОт с пом01Ць10 Циф1)оисчат 1 loll!el "! ройства 6.,Ц. I ß изх ieil 111 кипеTII ки J) 2ÑÒOI12II IIя, 112пример, сквалаиа в центр чувствительиой зоны рсзоиатора иапосят каплю раствора скв2, 12ил в чстыреххлористом х г, lероде с иомоигь!0 )I:и,крошприиа. По:ле исиарси;,я

СС1.! образуется ка11ля ди !Метром 1 — 1,5 мм, и;1;ииастся процесс растекания. При этом измеряют сдвиг частоты резонатора электрон!. ым частотомером и 112:!2,!I!Iûé диаметр !

1217„ lII 1:Зл!СР1!гс. !1>ИЫМ МИК()ОСКОПОМ В МОИОl( хроматическом свете (либо судsI! î исм !ш диаметру иглы микрошир1!ца) .

Д, !я получс)п!я кинетических характеристик растекаиия используют кривую интегральной чувствительности и кривую изменения частоты от времени. Значешгя А и !2 для сквалаиа равны соответственно 0,3 и 3.7.

Для проверки предлагаемого с!!особа проведепы также параллельные наблюдения измсиепия частоты и диаметра растека!ощейся капли.

Предлагаемый способ имеет значительно более высокую чувствительность, а также несложную математическую опрап071<у результатов измсреиий.

Формула изобрстсния

Способ опреде !el!i!sr физико-химических характеристик растскапия и поверхиостиой диффузии, включающий иа несси;1е изуча смого вещества на поверхность кварцево10 резонатора и измерение сдвига собственпой частоты колебаний кварцевого резонатора, отличающийся тем, что, с целью повышсш!я чувствительности определения, исследуемое вещество наносят в центр чувствительной зоны кварцевого резо40 натора и по изменению его частоты во времени определяют характеристики растекания и погсрхиостной диффузии.

Источники информации, ирииятыс во I)IIIIiiiaillle ирп экспертизе

1) 1. Хасс Г., Туи P. «Физика топких плевок», М., 1970, с. 30--51, 2. An!01)с«ос свидетельство СССР

¹ 252728, кл. (i 01К 13 00, 1968 (прото) ип) .

744281

Составитель С. Беловодченко

Корректоры: Е. Осипова и А. Степанова

Текред В. Серикова

Редактор Н. Коляда

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 774/11 Изд. № 318 Тираж 1033 Подписное

НПО «Г1опск» Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская паб., д. 4 5