RU72329U1 - HIGH TEMPERATURE CAMERA FOR X-RAY DIFFRACTOMETER - Google Patents

HIGH TEMPERATURE CAMERA FOR X-RAY DIFFRACTOMETER Download PDF

Info

Publication number
RU72329U1
RU72329U1 RU2007135572/22U RU2007135572U RU72329U1 RU 72329 U1 RU72329 U1 RU 72329U1 RU 2007135572/22 U RU2007135572/22 U RU 2007135572/22U RU 2007135572 U RU2007135572 U RU 2007135572U RU 72329 U1 RU72329 U1 RU 72329U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
gas
cooled
oxygen
water
Prior art date
Application number
RU2007135572/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роберт Григорьевич Захаров (RU)
Роберт Григорьевич Захаров
Софья Александровна Петрова (RU)
Софья Александровна Петрова
Александр Евгеньевич Удилов (RU)
Александр Евгеньевич Удилов
Александр Николаевич Петров (RU)
Александр Николаевич Петров
Алексей Ильич Вылков (RU)
Алексей Ильич Вылков
Вячеслав Львович Лисин (RU)
Вячеслав Львович Лисин
Original Assignee
Государственное Учреждение Институт металлургии Уральского отделения Российской Академии Наук (ГУ ИМЕТ УрО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное Учреждение Институт металлургии Уральского отделения Российской Академии Наук (ГУ ИМЕТ УрО РАН) filed Critical Государственное Учреждение Институт металлургии Уральского отделения Российской Академии Наук (ГУ ИМЕТ УрО РАН)
Priority to RU2007135572/22U priority Critical patent/RU72329U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU72329U1 publication Critical patent/RU72329U1/en

Links

Abstract

Высокотемпературная камера к рентгеновскому дифрактометру, содержащая охлаждаемый корпус с бериллиевым окном для прохождения рентгеновских лучей и двумя патрубками для подключения газопроводов, герметично соединенный с водоохлаждаемым основанием, которое с помощью посадочной плиты устанавливается на гониометр, температурный контур, включающий высокотемпературную печь, установленную на водоохлаждаемое основание, снабженную сменным нагревателем и теплозащитными экранами, из которых у двух дальних окна для прохождения рентгеновских лучей закрыты бериллиевой фольгой, термопарой, концы которой выведены на регулятор температуры, и держателем образца, установленным в регулируемом подшипнике водоохлаждаемого основания с возможностью вращательно-колебательного движения с помощью электропривода, отличающаяся тем, что снабжена системой поддержания парциального давления кислорода, включающей электрохимический кислородный насос из стабилизированного диоксида циркония, кислородный датчик из стабилизированного диоксида циркония, управляющий контроллер, газопроводы подвода и отвода газовой атмосферы и циркуляционный насос для обеспечения постоянного газового потока, которые совместно с охлаждаемым корпусом, герметично установленным на водоохлаждаемое основание и двумя патрубками для подключения газопроводов образуют замкнутый контур газовой атмосферы, а управляющий контроллер обеспечивает контроль и регулирование парциального давления кислорода в газовой атмосфере.A high-temperature chamber to an X-ray diffractometer, comprising a cooled case with a beryllium window for the passage of X-rays and two nozzles for connecting gas pipelines, hermetically connected to a water-cooled base, which is installed using a landing plate on a goniometer, a temperature circuit including a high-temperature furnace mounted on a water-cooled base equipped with a replaceable heater and heat shields, of which two distant windows for X-ray passage x rays are covered with a beryllium foil, a thermocouple, the ends of which are led out to the temperature controller, and a sample holder mounted in an adjustable bearing of the water-cooled base with the possibility of rotational-vibrational motion using an electric drive, characterized in that it is equipped with a system for maintaining the partial pressure of oxygen, including an electrochemical oxygen pump stabilized zirconia, oxygen sensor stabilized zirconia, control controller, gas pipeline supply and removal of a gas atmosphere and a circulation pump to ensure a constant gas flow, which together with a cooled case sealed on a water-cooled base and two pipes for connecting gas pipelines form a closed loop of the gas atmosphere, and the control controller provides control and regulation of the partial pressure of oxygen in the gas atmosphere .

Description

Полезная модель относится к научному приборостроению и может быть использована при создании аппаратуры для исследования структуры материалов при высоких температурах и контролируемой атмосфере.The utility model relates to scientific instrumentation and can be used to create equipment for studying the structure of materials at high temperatures and in a controlled atmosphere.

Высокотемпературная дифрактометрия позволяет исследовать фазовые превращения и деформации материалов при изменении температуры в разных средах, изучать симметрию и структуру фаз, существующих только при повышенных температурах, приближенно моделировать природные процессы.High-temperature diffractometry makes it possible to study the phase transformations and deformations of materials when the temperature changes in different media, to study the symmetry and structure of phases existing only at elevated temperatures, and to approximately simulate natural processes.

Возможности постановки подобных экспериментов значительно возросли с развитием высокотемпературной рентгенографии - метода непосредственного наблюдения фазового состояния материала при изменении температуры.The possibilities of staging such experiments increased significantly with the development of high-temperature X-ray diffraction — a method for directly observing the phase state of a material with temperature.

Известна температурная рентгеновская камера - приставка к рентгеновскому дифрактометру (Температурные приставки к рентгеновскому дифрактометру, работающие по принципу обдувки образца, Е.Э.Ридер; И.В.Исаков; В.Н.Дударев. Аппаратура и методы рентгеновского анализа. Сборник. Л. «Машиностроение», 1974, вып.14. с.127-131), предназначенная для исследования образцов материалов в интервале температур от - 170°С до + 200°С.Known temperature X-ray chamber - an attachment to an X-ray diffractometer (Temperature attachments to an X-ray diffractometer, operating on the principle of blowing a sample, E.E. Reader; I.V. Isakov; V.N. Dudarev. Equipment and methods of x-ray analysis. Collection. L. "Mechanical Engineering", 1974, issue 14. p.127-131), designed to study samples of materials in the temperature range from - 170 ° C to + 200 ° C.

Известная камера состоит из:Famous camera consists of:

- Толстостенного корпуса из асбоцемента, имеющего бериллиевое окно для пропускания рентгеновских лучей, кольцевой коллектор для - A thick-walled case made of asbestos cement having a beryllium window for transmitting X-rays, an annular collector for

подключения газопровода для создания атмосферных условий и отверстие в верхней части для отвода газа, создающего атмосферные условия;connecting a gas pipeline to create atmospheric conditions and an opening in the upper part for venting gas that creates atmospheric conditions;

- платформы с посадочной плитой для установки камеры на рентгеновский гониометр;- platforms with a landing plate for mounting the camera on an x-ray goniometer;

- температурного контура, включающего трубчатую печь, смонтированную в подводящем газопроводе, с возможностью изменения мощности вручную с помощью автотрансформатора, и систему регулируемой подачи паров азота, состоящую из сосуда Дюара и регулируемого испарителя;- a temperature circuit including a tubular furnace mounted in the gas supply pipe, with the possibility of manually changing the power using an autotransformer, and a controlled nitrogen vapor supply system consisting of a Dewar vessel and an adjustable evaporator;

- держателя образца, имеющего канал для подачи газа на образец и закрепленного в основание камеры, которое совершает колебательные движения под воздействием кулачка, насаженного на вал электропривода.- a sample holder having a channel for supplying gas to the sample and fixed to the base of the chamber, which oscillates under the influence of a cam mounted on an electric drive shaft.

Функционирование камеры:Camera Operation:

Камера устанавливается на рентгеновский гониометр с помощью посадочной плиты платформы.The camera is mounted on an x-ray goniometer using the platform landing plate.

Температура и атмосферные условия образца исследуемого материала обеспечиваются его обдувом газом - парами азота, температура которых регулируется нагревом трубчатой печи и скоростью испарения азота в системе регулируемой подачи паров азота. Газ выходит из камеры через верхнее отверстие в корпусе.The temperature and atmospheric conditions of the sample of the studied material are ensured by its gas blowing - nitrogen vapors, the temperature of which is regulated by heating the tube furnace and the rate of nitrogen evaporation in a controlled nitrogen vapor supply system. Gas escapes from the chamber through the upper opening in the housing.

Для предотвращения нагрева гониометрического устройства камера охлаждается снаружи вентилятором.To prevent heating of the goniometric device, the camera is cooled externally by a fan.

Недостатками этой камеры является то, что:The disadvantages of this camera is that:

- исследование ограничено диапазоном температур, до которых можно нагреть газ в газовом потоке, создающем атмосферные условия. Это не позволяет проводить исследования фазовых превращений материалов и исследование структур существующих при температурах выше 200°С;- the study is limited to the temperature range to which it is possible to heat the gas in a gas stream that creates atmospheric conditions. This does not allow the study of phase transformations of materials and the study of structures existing at temperatures above 200 ° C;

- в качестве газа могут быть использованы только пары азота;- only nitrogen vapors can be used as gas;

- парциальное давление кислорода в камере не контролируется.- the partial pressure of oxygen in the chamber is not controlled.

Известна высокотемпературная камера - приставка к рентгеновскому дифрактометру (Высокотемпературная камера - приставка к рентгеновскому дифрактометру для изучения реакций типа «твердое-газ», В.Е.Рудниченко. Аппаратура и методы рентгеновского анализа. Сборник. Л. «Машиностроение», 1969, вып.4. с.32-37), предназначенная для исследования изменения во времени фазового состава твердого вещества в ходе реакций при заданных температуре и расходе реакционного газа.Known high-temperature chamber - an attachment to an X-ray diffractometer (High-temperature chamber - an attachment to an X-ray diffractometer for studying reactions of the "solid-gas" type, V.E. Rudnichenko. Equipment and methods of X-ray analysis. Collection. L. "Engineering", 1969, no. 4. p.32-37), designed to study the changes in time of the phase composition of a solid during reactions at a given temperature and flow rate of the reaction gas.

Известная камера состоит из:Famous camera consists of:

- охлаждаемого корпуса, имеющего бериллиевое окно для пропускания рентгеновских лучей, устанавливаемого на водоохлаждаемое основание на резиновую прокладку;- a cooled case having a beryllium window for transmitting X-rays, mounted on a water-cooled base on a rubber gasket;

- основания, которое закрепляется на гониометре с возможностью совершать колебания вокруг оси гониометра;- the base, which is fixed on the goniometer with the ability to oscillate around the axis of the goniometer;

- газового контура, включающего реакционный сосуд в виде кварцевой трубы, имеющий секторные вырезы для рентгеновских лучей, плоский шлиф для герметизации соединения с держателем образца, два патрубка для газового потока (один для подвода газа, второй для отвода газа) и штуцер для подачи инертного газа. Подающий патрубок в виде трубки проходит сверху внутри верхней половины реакционного сосуда, затем выходит наружу кварцевой трубы спиралью, обвивая реакционный сосуд в зоне расположения нагревателя температурного контура, и снова заходит внутрь реакционного сосуда в виде сопла направленного на образец. Отводящий патрубок находится в верхней точке реакционного сосуда - «отверстие в крышке». Предусмотрена возможность вывода газообразных продуктов без потери к какому-либо газоанализатору;- a gas circuit, including a reaction vessel in the form of a quartz tube, having sector cut-outs for x-rays, a flat section for sealing the connection with the sample holder, two nozzles for the gas flow (one for supplying gas, one for exhausting gas) and a nozzle for supplying inert gas . A tube-shaped supply pipe passes from above inside the upper half of the reaction vessel, then spirals outward of the quartz tube, wrapping the reaction vessel around the temperature zone heater, and again enters the reaction vessel in the form of a nozzle directed at the sample. The outlet pipe is located at the top of the reaction vessel — the “hole in the lid”. It is possible to output gaseous products without loss to any gas analyzer;

- температурного контура, включающего нагреватель в виде керамической трубы с секторными вырезами для рентгеновских лучей закрытыми бериллиевой фольгой, с канавками на внутренней поверхности, - a temperature circuit including a heater in the form of a ceramic pipe with sector cut-outs for x-rays covered by a beryllium foil, with grooves on the inner surface,

с уложенной спиралью из нихрома, окружающие никелевые отражательные экраны в форме стаканов с секторными вырезами для рентгеновских лучей и отверстиями для реакционного сосуда и термопару, смонтированную в держателе образца;with a nichrome spiral laid around the glass-shaped nickel reflective screens with sector cut-outs for x-rays and openings for the reaction vessel and a thermocouple mounted in the sample holder;

- держателя образца в виде разрезанной пополам кварцевой трубки с приваренным к ней кварцевым колечком, при этом плоскость разреза сошлифована для точной - строго фиксированной установки сменного держателя в основание. Держатель образца сменный.- the sample holder in the form of a quartz tube cut in half with a quartz ring welded to it, while the cut plane is polished for precise - strictly fixed installation of the interchangeable holder in the base. The sample holder is replaceable.

Функционирование камеры. Образец помещается в сменный держатель, который устанавливается вThe functioning of the camera. The sample is placed in a removable holder, which is installed in

основание камеры. Камера монтируется.base of the camera. The camera is mounted.

Камера заполняется через газовый контур инертным газом. В температурный контур подается необходимая мощность, нагрев образца контролируется по показаниям от термопары.The chamber is filled with an inert gas through the gas circuit. The necessary power is supplied to the temperature circuit, the heating of the sample is controlled by the readings from the thermocouple.

После достижения заданной температуры и выдержки образца производится очищение камеры от инертного газа. Открывается выход в атмосферу, дается выдержка, и камера заполняется необходимым реакционным газом.After reaching the set temperature and holding the sample, the chamber is cleaned of inert gas. Exit to the atmosphere opens, exposure is given, and the chamber is filled with the necessary reaction gas.

Производятся рентгенодифракционные измерения.X-ray diffraction measurements are made.

Отходящий газовый поток направляется на внешний газоанализатор и в камеру подается инертный газ. Газовые продукты реакции, остатки реакционного газа вместе с инертным газом поступают на анализ.The exhaust gas stream is directed to an external gas analyzer and an inert gas is supplied to the chamber. The reaction gas products, the residual reaction gas, together with the inert gas, are sent for analysis.

Недостатками этой камеры являются:The disadvantages of this camera are:

- эклектичность результатов, связанная с изменением в ходе эксперимента суммарного коэффициента поглощения образца, что оправдано при промышленно-ориентированных исследованиях не требующих точности и воспроизводимости, которые необходимы для научных исследований;- the eclecticism of the results associated with a change in the course of the experiment of the total absorption coefficient of the sample, which is justified in industry-oriented studies that do not require the accuracy and reproducibility that are necessary for scientific research;

- опосредованный контроль состава газовой атмосферы;- indirect control of the composition of the gas atmosphere;

- ограниченность температурного диапазона исследований температурой плавления кварца, как материала, из которого изготовлен реакционный блок.- limited temperature range of studies by the melting temperature of quartz, as the material from which the reaction block is made.

Известна высокотемпературная рентгеновская камера типа УВД-2000 (Техническое описание и инструкция по эксплуатации. НПО «Буревестник», Ленинград, 1979 год), предназначенная для проведения рентгенографических исследований на дифрактометрах типа ДРОН-3, ДРОН-УМ-1, на плоских образцах методом «на отражение» в диапазоне температур от комнатной до 2000°С в вакууме не хуже 2×10-5 мм рт.ст. и до 1200°С на воздухе и в атмосфере инертного газа в интервале углов, обеспечиваемых дифрактометром (прототип).Known high-temperature X-ray camera type UVD-2000 (Technical description and operating instructions. NPO "Burevestnik", Leningrad, 1979), designed for x-ray studies on diffractometers like DRON-3, DRON-UM-1, on flat samples using the " on reflection ”in the temperature range from room temperature to 2000 ° C in vacuum no worse than 2 × 10 -5 mm Hg and up to 1200 ° C in air and in an inert gas atmosphere in the range of angles provided by the diffractometer (prototype).

Известная камера - прототип состоит из:Famous camera - prototype consists of:

- охлаждаемого корпуса - 5, имеющего бериллиевое окно - 6 для прохождения рентгеновских лучей, устанавливаемого на водоохлаждаемое основание - 3 на прокладку - 2 и фиксируемого болтами - 4, и патрубок для подключения вакуумпровода или газопровода-10, для создания атмосферных условий исследования;- a cooled case - 5, with a beryllium window - 6 for passing x-rays, mounted on a water-cooled base - 3 on a gasket - 2 and fixed by bolts - 4, and a pipe for connecting a vacuum pipe or gas pipeline-10, to create atmospheric conditions for the study;

- водоохлаждаемого основания-3 с посадочной плитой для установки камеры на рентгеновский гониометр;- a water-cooled base-3 with a landing plate for mounting the camera on an x-ray goniometer;

- температурного контура, включающего высокотемпературную печь -11, снабженную сменным нагревателем - 12 с теплозащитными экранами - 13, из которых у двух дальних окна для прохождения рентгеновских лучей закрыты бериллиевой фольгой - 7, и термопарой - 9, концы которой выведены на высокоточный регулятор температуры - 23;- a temperature circuit, including a high-temperature furnace -11, equipped with a replaceable heater - 12 with heat shields - 13, of which two distant windows for the passage of x-rays are closed with beryllium foil - 7, and a thermocouple - 9, the ends of which are led to a high-precision temperature controller - 23;

- держателя образца - 1, который закреплен в регулируемом подшипнике и может совершать вращательно-колебательные движения вокруг своей оси посредством рычага с помощью электропривода - 14.- sample holder - 1, which is fixed in an adjustable bearing and can perform rotational-vibrational movements around its axis by means of a lever using an electric drive - 14.

Материал, из которого изготовлены нагреватель - 12 и теплозащитные экраны - 13, определяется планируемой атмосферой эксперимента.The material from which the heater - 12 and heat shields - 13 are made is determined by the planned atmosphere of the experiment.

Функционирование камеры.The functioning of the camera.

Камера устанавливается на рентгеновский гониометр с помощью посадочной плиты водоохлаждаемого основания - 3.The camera is mounted on an x-ray goniometer using a landing plate of a water-cooled base - 3.

Температура образца исследуемого материала - 8 обеспечивается нагревом высокотемпературной печи - 11, контролируется термопарой - 9 и поддерживается высокоточным регулятором температуры - 23.The temperature of the sample of the studied material - 8 is provided by heating a high-temperature furnace - 11, controlled by a thermocouple - 9 and supported by a high-precision temperature controller - 23.

Атмосферные условия внутри камеры задаются внешними системами.Atmospheric conditions inside the chamber are set by external systems.

Описание процесса.Process description.

Шаг 1. Из исследуемого порошка приготавливается образец - 8 и определяется программа его исследования.Step 1. A sample - 8 is prepared from the studied powder and its research program is determined.

Шаг 2. Производится комплектация высокотемпературной печи - 11 сменным нагревателем - 12 и теплозащитными экранами 13 в соответствии с задачами исследования.Step 2. A high-temperature furnace - 11 is equipped with an interchangeable heater - 12 and heat shields 13 in accordance with the objectives of the study.

Шаг 3. Образец исследуемого материала - 8 помещается в камеру в процессе ее сборки на держатель образца - 1, который закреплен в регулируемом подшипнике.Step 3. A sample of the studied material - 8 is placed in the chamber during its assembly on the sample holder - 1, which is fixed in an adjustable bearing.

Шаг 4. Охлаждаемый корпус - 5, устанавливается на водоохлаждаемое основание - 3 на прокладку - 2, фиксируется болтами - 4, и к патрубку - 10 подключается внешняя система, создающая необходимое разряжение или давление.Step 4. The cooled case - 5, is installed on the water-cooled base - 3 on the gasket - 2, is fixed with bolts - 4, and an external system is connected to the nozzle - 10, which creates the necessary pressure or pressure.

Шаг 5. Производится разогрев высокотемпературной печи - 11 с контролем температуры образца исследуемого материала - 8 термопарой - 9 и высокоточным регулятором температуры. График разогрева задается планом исследования.Step 5. The high-temperature furnace - 11 is heated with temperature control of the sample of the material under study - 8 with a thermocouple - 9 and a high-precision temperature controller. The warm-up schedule is set by the research plan.

Шаг 6. По факту достижения нужной температуры и необходимой выдержки производятся требуемые рентгенодифракционные измерения.Step 6. Upon reaching the desired temperature and the necessary exposure, the required X-ray diffraction measurements are made.

Шаг 7. Производится запланированный ряд температурных воздействий на образец исследуемого материала - 8, с последующим выполнением рентгенодифракционных измерений.Step 7. A planned series of temperature effects is made on the sample of the studied material - 8, followed by X-ray diffraction measurements.

Шаг 8. Высокотемпературную печь - 11 охлаждают, атмосферу в блоке создания условий исследования выводят до состояния «окружающий воздух», разбирают камеру и извлекают образец исследуемого материала - 8.Step 8. The high-temperature furnace - 11 is cooled, the atmosphere in the unit for creating the conditions of the investigation is brought to the state of "ambient air", the chamber is disassembled and a sample of the studied material is extracted - 8.

Недостатком этой камеры является то, что, она предназначена для исследования структуры либо на воздухе, либо в вакууме или атмосфере инертного газа с необходимостью замены нагревателя. При этом состав газовой атмосферы и ее изменение в процессе эксперимента невозможно проконтролировать без дополнительного анализа.The disadvantage of this chamber is that it is designed to study the structure either in air or in a vacuum or inert gas atmosphere with the need to replace the heater. At the same time, the composition of the gas atmosphere and its change during the experiment cannot be controlled without additional analysis.

Использование форвакуумного масляного насоса может приводить к загрязнению системы углеродсодержащими органическими добавками.The use of a fore-vacuum oil pump can lead to contamination of the system with carbon-containing organic additives.

Смена нагревателя приводит к изменению условий эксперимента.Changing the heater leads to a change in the experimental conditions.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является возможность исследования структуры вещества при атмосферном давлении в атмосфере с изменяемым парциальным давлением кислорода при высоких температурах, с высокой точностью поддержания условий эксперимента.The technical result of the proposed utility model is the possibility of studying the structure of a substance at atmospheric pressure in the atmosphere with a variable partial pressure of oxygen at high temperatures, with high accuracy in maintaining experimental conditions.

Указанный технический результат достигается тем, что высокотемпературная камера к рентгеновскому дифрактометру, содержащая охлаждаемый корпус с бериллиевым окном для прохождения рентгеновских лучей и двумя патрубками для подключения газопроводов, герметично соединенный с охлаждаемым основанием, которое с помощью посадочной плиты устанавливается на гониометр, температурный контур, The specified technical result is achieved by the fact that the high-temperature chamber to the X-ray diffractometer, containing a cooled case with a beryllium window for the passage of X-rays and two pipes for connecting gas pipelines, is hermetically connected to the cooled base, which is installed on the goniometer using a landing plate, temperature circuit,

включающий высокотемпературную печь, установленную на водоохлаждаемое основание, снабженную сменным нагревателем и теплозащитными экранами, из которых у двух дальних окна для прохождения рентгеновских лучей закрыты бериллиевой фольгой, термопарой, концы которой выведены на регулятор температуры, и держателем образца, установленным в регулируемом подшипнике водоохлаждаемого основания с возможностью вращательно-колебательного движения с помощью электропривода, согласно изобретения, снабжена системой поддержания парциального давления кислорода, включающей электрохимический кислородный насос из стабилизированного диоксида циркония и кислородный датчик из стабилизированного диоксида циркония, установленные в трубчатую печь, управляющий контроллер, газопроводы подвода и отвода газовой атмосферы и циркуляционный насос для обеспечения постоянного газового потока, которые совместно с охлаждаемым корпусом, герметично установленным на водоохлаждаемое основание, и двумя патрубками для подключения газопроводов образуют замкнутый контур газовой атмосферы. Управляющий контроллер обеспечивает контроль и регулирование парциального давления кислорода в газовой атмосфере.including a high-temperature furnace mounted on a water-cooled base, equipped with a replaceable heater and heat shields, of which at the two far windows for the passage of X-rays are closed by a beryllium foil, a thermocouple, the ends of which are brought out to the temperature regulator, and a sample holder mounted in an adjustable bearing of the water-cooled base with the possibility of rotational-oscillatory motion using an electric drive, according to the invention, is equipped with a system for maintaining partial pressure oxygen, including an electrochemical oxygen pump made of stabilized zirconia and an oxygen sensor made of stabilized zirconia, installed in a tube furnace, a control controller, gas supply and exhaust pipelines and a circulation pump to ensure a constant gas flow, which together with a cooled case, hermetically installed on a water-cooled base, and two pipes for connecting gas pipelines form a closed loop of the gas atmosphere. The control controller provides control and regulation of the partial pressure of oxygen in the gas atmosphere.

Электрохимический кислородный насос и электрохимический кислородный датчик конструктивно совмещены на одном керамическом изделии, состоящем из двух частей из стабилизированного диоксида циркония, которые электрически изолированы друг от друга с целью исключения нежелательной поляризации датчика. Электроды насоса и датчика, нанесенные на внутренней поверхности керамического изделия контактируют с газовой атмосферой внутри изолированного контура, электроды, нанесенные на внешней поверхности - с воздухом. Газовая система организована таким образом, что при помощи циркуляционного насоса и газоподводов газовая смесь подается на электрохимический кислородный насос, затем поступает на электрохимический кислородный The electrochemical oxygen pump and the electrochemical oxygen sensor are structurally combined on one ceramic product, consisting of two parts of stabilized zirconia, which are electrically isolated from each other in order to eliminate unwanted polarization of the sensor. The electrodes of the pump and the sensor deposited on the inner surface of the ceramic product are in contact with the gas atmosphere inside the insulated circuit, the electrodes deposited on the outer surface are in contact with air. The gas system is organized in such a way that with the help of a circulation pump and gas inlets the gas mixture is fed to the electrochemical oxygen pump, then it is supplied to the electrochemical oxygen

датчик, отбирается вблизи от последнего, поступает в циркуляционный насос, затем подается на исследуемый образец.the sensor, taken close to the latter, enters the circulation pump, then it is fed to the test sample.

Предлагаемая камера для рентгенодифракционных исследований структуры и фазового состава материала при высоких температурах на плоских образцах методом «на отражение» в диапазоне температур от комнатной до 1300°С в воздушной атмосфере при контролируемом парциальном давлении кислорода в диапазоне от 1 до 1·10-18 атм.The proposed camera for x-ray diffraction studies of the structure and phase composition of the material at high temperatures on flat samples by the "reflection" method in the temperature range from room temperature to 1300 ° C in an air atmosphere with a controlled oxygen partial pressure in the range from 1 to 1 · 10 -18 atm.

На рисунке представлена схема камеры для рентгенодифракционных исследований структуры и фазового состава материала при высоких температурах в атмосфере при контролируемом парциальном давлении кислорода.The figure shows a diagram of a chamber for X-ray diffraction studies of the structure and phase composition of the material at high temperatures in the atmosphere with a controlled partial pressure of oxygen.

Предлагаемая камера состоит из:The proposed camera consists of:

- замкнутого контура газовой атмосферы, содержащего охлаждаемый корпус - 5 с бериллиевым окном - 6 для прохождения рентгеновских лучей, патрубки - 10 и 15, и систему поддержания парциального давления кислорода, включающую трубчатую печь - 20, электрохимический кислородный насос из стабилизированного диоксида циркония - 22, кислородный датчик из стабилизированного диоксида циркония - 21, управляющий контроллер - 18, а также газопроводы - 16, 17 и циркуляционный насос - 19;- a closed loop of a gas atmosphere containing a cooled case - 5 with a beryllium window - 6 for the passage of x-rays, nozzles - 10 and 15, and a system for maintaining the partial pressure of oxygen, including a tube furnace - 20, an electrochemical oxygen pump made of stabilized zirconia - 22, an oxygen sensor made of stabilized zirconium dioxide - 21, a control controller - 18, as well as gas pipelines - 16, 17 and a circulation pump - 19;

- температурного контура, включающего высокотемпературную печь - 11, с нагревателем - 12 и теплозащитными экранами- 13, из которых у двух дальних окна для прохождения рентгеновских лучей закрыты бериллиевой фольгой - 7, термопарой - 9 и температурным регулятором 23;- the temperature circuit, including a high-temperature furnace - 11, with a heater - 12 and heat shields - 13, of which at two distant windows for the passage of x-rays are closed with beryllium foil - 7, thermocouple - 9 and temperature regulator 23;

- водоохлаждаемого основания - 3 с посадочной плитой для установки камеры на рентгеновский гониометр.- water-cooled base - 3 with a landing plate for mounting the camera on an x-ray goniometer.

Охлаждаемый корпус - 5 контура газовой атмосферы исследования устанавливается на водоохлаждаемое основание - 3 на прокладку - 2 и фиксируется болтами - 4.The cooled case - 5 of the gas atmosphere of the study is installed on a water-cooled base - 3 on the gasket - 2 and is fixed with bolts - 4.

Образец исследуемого материала - 8 помещается на держатель образца - 1, который закреплен в регулируемом подшипнике и может совершать вращательно-колебательные движения вокруг своей оси посредством рычага с помощью электропривода - 14.The sample of the studied material - 8 is placed on the sample holder - 1, which is fixed in an adjustable bearing and can rotate-oscillate around its axis by means of a lever with the help of an electric drive - 14.

Функционирование камеры.The functioning of the camera.

Камера с образцом исследуемого материала - 8 устанавливается на рентгеновский гониометр с помощью посадочной плиты водоохлаждаемого основания - 3.A camera with a sample of the studied material - 8 is mounted on an x-ray goniometer using a landing plate of a water-cooled base - 3.

Температурный режим образца исследуемого материала - 8 обеспечивается температурным контуром. Разогрев образца исследуемого материала - 8 осуществляется с помощью высокотемпературной печи - 11, температура контролируется термопарой - 9 и поддерживается высокоточным регулятором температуры - 23. Охлаждение образца исследуемого материала - 8 обеспечивается за счет естественного отвода тепла в окружающую среду.The temperature regime of the sample of the studied material - 8 is provided by the temperature circuit. The sample of the studied material - 8 is heated using a high-temperature furnace - 11, the temperature is controlled by a thermocouple - 9 and supported by a high-precision temperature controller - 23. The sample of the studied material - 8 is cooled by natural heat removal to the environment.

Атмосферные условия внутри камеры создаются и поддерживаются контуром газовой атмосферы. Парциальное давление кислорода в газовом контуре изменяется с помощью электрохимического кислородного насоса из стабилизированного диоксида циркония - 22, контролируется кислородным датчиком из стабилизированного диоксида циркония - 21 и автоматически поддерживается управляющим контроллером - 18.Atmospheric conditions inside the chamber are created and maintained by the circuit of the gas atmosphere. The partial pressure of oxygen in the gas circuit is changed by means of an electrochemical oxygen pump made of stabilized zirconium dioxide - 22, controlled by an oxygen sensor made of stabilized zirconium dioxide - 21, and automatically maintained by the control controller - 18.

Одинаковое значение парциального давления в зоне образца исследуемого материала - 8 и кислородного датчика из стабилизированного диоксида циркония - 21 обеспечивается активной циркуляцией газовой атмосферы внутри замкнутого контура с помощью циркуляционного насоса - 19.The identical value of the partial pressure in the zone of the sample of the studied material - 8 and the oxygen sensor made of stabilized zirconia - 21 is ensured by the active circulation of the gas atmosphere inside the closed circuit using the circulation pump - 19.

Работоспособность электрохимического кислородного насоса из стабилизированного диоксида циркония - 22 и кислородного датчика из стабилизированного диоксида циркония - 21 обеспечивается The performance of the electrochemical oxygen pump made of stabilized zirconium dioxide - 22 and the oxygen sensor made of stabilized zirconium dioxide - 21 is ensured

поддержанием температуры около 800°С в трубчатой печи - 20 с помощью управляющего контроллера - 18. Описание процесса.maintaining a temperature of about 800 ° C in a tube furnace - 20 using the control controller - 18. Description of the process.

Шаг 1. Из исследуемого порошка приготавливается образец исследуемого материала - 8 и формулируется программа его исследования.Step 1. A sample of the studied material - 8 is prepared from the studied powder and a program for its study is formulated.

Шаг 2. Образец исследуемого материала - 8 помещается в камеру - в процессе ее сборки на держатель образца - 1, который закреплен в регулируемом подшипнике.Step 2. A sample of the studied material - 8 is placed in the chamber - during its assembly on the sample holder - 1, which is fixed in an adjustable bearing.

Шаг 3. Сборка изолированного контура газовой атмосферы исследования: на водоохлаждаемое основание - 3 на прокладку - 2 с помощью болтов - 4 устанавливается охлаждаемый корпус - 5 с патрубками - 10 и 15, к которым с помощью газопроводов- 16 и 17 подключен циркуляционный насос - 19 и электрохимический кислородный насос из стабилизированного диоксида циркония - 22 с кислородным датчиком из стабилизированного диоксида циркония - 21.Step 3. Assembling an isolated circuit of the gas atmosphere of the study: on a water-cooled base - 3 on a gasket - 2 with bolts - 4, a cooled case - 5 with nozzles - 10 and 15 is installed, to which a circulation pump - 19 is connected using gas pipelines - 16 and 17 and an electrochemical oxygen pump of stabilized zirconia - 22 with an oxygen sensor of stabilized zirconia - 21.

Шаг 4. Собранная камера с образцом исследуемого материала - 8 устанавливается на рентгеновский гониометр с помощью посадочной плиты водоохлаждаемого основания - 3. Производится необходимая юстировка в соответствии с требованиями рентгенографической установки.Step 4. The assembled chamber with the sample of the studied material - 8 is installed on the x-ray goniometer using the landing plate of the water-cooled base - 3. The necessary adjustment is made in accordance with the requirements of the radiographic installation.

Шаг 5. Вывод на режим электрохимического кислородного насоса из стабилизированного диоксида циркония - 22 и кислородного датчика из стабилизированного диоксида циркония - 21. Включается система поддержания парциального давления кислорода: управляющий контроллер - 18 и трубчатая печь - 20. Осуществляется нагрев электрохимического кислородного насоса из стабилизированного диоксида циркония - 22 и кислородного датчика из стабилизированного диоксида циркония -21, при этом температура Step 5. The output to the mode of the electrochemical oxygen pump from stabilized zirconium dioxide - 22 and the oxygen sensor from stabilized zirconium dioxide - 21. The oxygen partial pressure maintenance system is turned on: control controller - 18 and the tube furnace - 20. The electrochemical oxygen pump from stabilized dioxide is heated zirconium - 22 and an oxygen sensor made of stabilized zirconium dioxide -21, while the temperature

в трубчатой печи - 20 контролируется по показаниям управляющего контроллера - 18.in a tubular furnace - 20 is controlled according to the testimony of the control controller - 18.

Шаг 6. Задание необходимого значения парциального давления кислорода в замкнутом контуре газовой атмосферы. По факту достижения в трубчатой печи - 20 температуры равной 800°С, которая определяется необходимой скоростью откачки, управляющему контроллеру - 18 задается необходимое значение парциального давления кислорода. Достигнутое значение парциального давления кислорода в замкнутом контуре газовой атмосферы контролируется по показаниям управляющего контроллера - 18.Step 6. Setting the required value of the partial pressure of oxygen in a closed loop of the gas atmosphere. Upon the fact that the temperature in the tube furnace - 20 reaches 800 ° C, which is determined by the necessary pumping speed, the control controller - 18 sets the necessary value of the partial oxygen pressure. The achieved value of the partial pressure of oxygen in a closed loop of the gas atmosphere is controlled by the test controller 18.

Шаг 7. Нагрев и стабилизация температуры образца. Осуществляется нагрев образца исследуемого материала - 8 до температуры, значение которой определяется программой исследования и контролируется термопарой - 9 по показаниям высокоточного регулятора температуры - 23.Step 7. Heating and stabilization of the sample temperature. A sample of the studied material - 8 is heated to a temperature, the value of which is determined by the research program and controlled by a thermocouple - 9 according to the readings of a high-precision temperature controller - 23.

Шаг 8. Установление равновесия между образцом и газовой атмосферой. По достижению необходимой температуры образца и требуемого парциального давления кислорода в замкнутом контуре газовой атмосферы для установления равновесия между образцом и газовой атмосферой осуществляется выдержка образца и всех систем камеры до стабилизации значений напряжения и тока на электрохимическом кислородном насосе из стабилизированного диоксида циркония - 22, которые контролируются по показаниям управляющего контроллера - 18.Step 8. Establish equilibrium between the sample and the gas atmosphere. Upon reaching the required temperature of the sample and the required partial pressure of oxygen in the closed loop of the gas atmosphere, to establish equilibrium between the sample and the gas atmosphere, the sample and all camera systems are held until the voltage and current are stabilized on an electrochemical oxygen pump made of stabilized zirconium dioxide - 22, which are controlled by testimony of the control controller - 18.

Шаг 9. По факту стабилизации температуры образца - 8 и парциального давления кислорода в газовой атмосфере и необходимой для установления равновесия между образцом и газовой атмосферой выдержки производятся рентгенодифракционные измерения.Step 9. Upon the stabilization of the sample temperature - 8 and the partial pressure of oxygen in the gas atmosphere and the necessary exposure to establish equilibrium between the sample and the gas atmosphere, X-ray diffraction measurements are performed.

Далее «шаги 7-9» несколько раз повторяются в соответствии с программой исследования.Further, “steps 7-9” are repeated several times in accordance with the research program.

Шаг 10. Окончание сформулированной программы исследования. Охлаждаются высокотемпературные печи - 11 и 20, тем самым останавливается система поддержания парциального давления кислорода, камера снимается с гониометра и разбирается, извлекается образец исследуемого материала - 8.Step 10. The end of the formulated research program. High-temperature furnaces - 11 and 20 are cooled, thereby the system for maintaining the partial pressure of oxygen is stopped, the camera is removed from the goniometer and disassembled, a sample of the studied material is extracted - 8.

Claims (1)

Высокотемпературная камера к рентгеновскому дифрактометру, содержащая охлаждаемый корпус с бериллиевым окном для прохождения рентгеновских лучей и двумя патрубками для подключения газопроводов, герметично соединенный с водоохлаждаемым основанием, которое с помощью посадочной плиты устанавливается на гониометр, температурный контур, включающий высокотемпературную печь, установленную на водоохлаждаемое основание, снабженную сменным нагревателем и теплозащитными экранами, из которых у двух дальних окна для прохождения рентгеновских лучей закрыты бериллиевой фольгой, термопарой, концы которой выведены на регулятор температуры, и держателем образца, установленным в регулируемом подшипнике водоохлаждаемого основания с возможностью вращательно-колебательного движения с помощью электропривода, отличающаяся тем, что снабжена системой поддержания парциального давления кислорода, включающей электрохимический кислородный насос из стабилизированного диоксида циркония, кислородный датчик из стабилизированного диоксида циркония, управляющий контроллер, газопроводы подвода и отвода газовой атмосферы и циркуляционный насос для обеспечения постоянного газового потока, которые совместно с охлаждаемым корпусом, герметично установленным на водоохлаждаемое основание и двумя патрубками для подключения газопроводов образуют замкнутый контур газовой атмосферы, а управляющий контроллер обеспечивает контроль и регулирование парциального давления кислорода в газовой атмосфере.
Figure 00000001
A high-temperature chamber to an X-ray diffractometer, comprising a cooled case with a beryllium window for the passage of X-rays and two nozzles for connecting gas pipelines, hermetically connected to a water-cooled base, which is installed using a landing plate on a goniometer, a temperature circuit including a high-temperature furnace mounted on a water-cooled base equipped with a replaceable heater and heat shields, of which two distant windows for X-ray passage x rays are covered with a beryllium foil, a thermocouple, the ends of which are led out to the temperature controller, and a sample holder mounted in an adjustable bearing of the water-cooled base with the possibility of rotational-vibrational motion using an electric drive, characterized in that it is equipped with a partial oxygen pressure maintenance system, including an electrochemical oxygen pump stabilized zirconia, oxygen sensor stabilized zirconia, control controller, gas pipeline supply and removal of a gas atmosphere and a circulation pump to ensure a constant gas flow, which together with a cooled case sealed on a water-cooled base and two pipes for connecting gas pipelines form a closed loop of the gas atmosphere, and the control controller provides control and regulation of the partial pressure of oxygen in the gas atmosphere .
Figure 00000001
RU2007135572/22U 2007-09-25 2007-09-25 HIGH TEMPERATURE CAMERA FOR X-RAY DIFFRACTOMETER RU72329U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007135572/22U RU72329U1 (en) 2007-09-25 2007-09-25 HIGH TEMPERATURE CAMERA FOR X-RAY DIFFRACTOMETER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007135572/22U RU72329U1 (en) 2007-09-25 2007-09-25 HIGH TEMPERATURE CAMERA FOR X-RAY DIFFRACTOMETER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU72329U1 true RU72329U1 (en) 2008-04-10

Family

ID=48238936

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007135572/22U RU72329U1 (en) 2007-09-25 2007-09-25 HIGH TEMPERATURE CAMERA FOR X-RAY DIFFRACTOMETER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU72329U1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010117304A1 (en) * 2009-04-06 2010-10-14 "Уральский Госдарственный Университет Им. A. M. Горького" Государственное Общеобразовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования Method for maintaining a specified oxygen pressure
RU2541142C1 (en) * 2013-10-01 2015-02-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук (ИХТТМ СО РАН) Method of varying of initial oxygen partial pressure and maintaining of pre-set oxygen partial pressure
RU173077U1 (en) * 2016-12-29 2017-08-08 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" CAMERA FOR STUDYING ELEMENTS OF X-RAY OPTICS

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010117304A1 (en) * 2009-04-06 2010-10-14 "Уральский Госдарственный Университет Им. A. M. Горького" Государственное Общеобразовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования Method for maintaining a specified oxygen pressure
RU2541142C1 (en) * 2013-10-01 2015-02-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук (ИХТТМ СО РАН) Method of varying of initial oxygen partial pressure and maintaining of pre-set oxygen partial pressure
RU173077U1 (en) * 2016-12-29 2017-08-08 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" CAMERA FOR STUDYING ELEMENTS OF X-RAY OPTICS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5285071A (en) Fluid cell substance analysis and calibration methods
Wang et al. Design and characterization of a smog chamber for studying gas-phase chemical mechanisms and aerosol formation
CN106769621B (en) Microwave thermogravimetric analysis device and combined system
RU72329U1 (en) HIGH TEMPERATURE CAMERA FOR X-RAY DIFFRACTOMETER
Riello et al. In situ reaction furnace for real-time XRD studies
CN104501597B (en) Can weigh high temperature furnace
Köck et al. A high-temperature, ambient-pressure ultra-dry operando reactor cell for Fourier-transform infrared spectroscopy
US5246667A (en) Analytical furnace
CN107741423B (en) Device for observing oxidation resistance of metal in high-temperature atmosphere in situ
Fontijn et al. Tubular Fast Flow Reactor for High Temperature Gas Kinetic Studies
STONE Apparatus for differential thermal analysis under controlled partial pressures of H2O, CO2, or other gases
RU2814441C1 (en) Installation for investigating process of interaction of explosive and/or toxic and/or chemically aggressive gases with metals, alloys and materials
RU173077U1 (en) CAMERA FOR STUDYING ELEMENTS OF X-RAY OPTICS
RU88452U1 (en) Isobaric prefix to the synchronic thermal analyzer
Peterson A flame-heated gas-flow furnace for single-crystal X-ray diffraction
RU156071U1 (en) INFRARED HEATING FURNACE
US3858051A (en) Photo-chemical reaction apparatus
Gulbransen High temperature furnace for electron diffraction studies
Čatský et al. An installation for measuring carbon dioxide and water vapour exchange rates with a precise environmental control
GB1072397A (en) X-ray testing apparatus
Abowitz et al. A low temperature system for automatic single crystal diffractometry
SU448373A1 (en) High-Temperature Radiogram Design Chamber
Kargal'tsev et al. A high-temperature furnace with a controlled oxygen regime for studying phase and redox reactions in silicate and oxide systems at 1 atm
SU221968A1 (en) HIGH-TEMPERATURE PREFERENCE TO X-RAY
RU1777043C (en) Apparatus for measuring loss of weight of materials in vacuo