SU1267878A1 - Оптическа камера высокого давлени (ее варианты) - Google Patents

Description

.(21) 3862181/24-25 (22) 03.01.85 (46) 29.02.88. Бюл. № 8

(71)Институт физики высоких давлений им. Л.Ф.Верещагина

(72)А.М.Широков, М.И.Еремец, А.Н.Степанов и В.В.Стружкин

(53)535.242(088.8)

(56)Буйновский В. и др. Установка дл  оптических исследований под высоким давлением при азотных температурах . Журнал ПТЭ, № 1, 1973, с.224-228.

V.B.Anzin et al. Measurement of the energy gap in telluriijm iinder pressure. Phys. stat. sol. (a), V. 42, 1977, 385.

(54)ОПТИЧЕСКАЯ КАМЕРА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ (ЕЕ ВАРИАНТЫ)

(57)1. Оптическа  камера высокого давлени , содержаща  корпус с каналом высокого давлени  и перпендикул рным ему оптическим каналом, оптические окна, обтюратор с электровводами , отличающа с  тем, что, с целью уменьшени  габаритов и повышени  надежности работы, корпус выполнен в виде конуса, установленного в кольце с отверсти ми дл оптического канала, причем одно оптическое окно установлено с уплотнением на внутреннем торце рабочего объема, а другое - на внутреннем тоце обтюратора, у которого внещний

торец выполнен сопр женным с дсоничекой поверхностью кольца, причем обтюратор имеет выступ с каналом дл  электровводов, расположенный в зоне высокого давлени .

2.Оптическа  камера высокого давлени , содержаща  корпус с каналом высокого давлени  и перпендикул рным ему оптическим каналом, оптические окна, обтюратор с электровводами, отличающа с  тем, что, с целью уменьшени  габаритов и повышени  надежности работы, корпус выполнен в виде конуса, установленного в кольце с отве:рсти ми дл  оптического канала, причем одно оптическое окно установлено с уплотнением на внутреннем торце рабочего объема, а другое на внутреннем торце обтюратора, у которого внешний торец вьшолнен сопр женным с конической поверхностью кольца, при этом в стенке рабочего объема оптического канала по оси камеры выполнено отверстие с установленным в нем дополнительным оптическим обтюратором, который содержит канал дл  электровводов, причем этот обтюратор укреплен в корпусе с помощью гайки.

3.Оптическа  камера высокого давлени  по пп. 1 и 2, отличающа с  тем, что между обтюратором и кольцом раэмещена дополнительна  вставка, причем торец обтюратора и вставка по соприкасающимс  поверхност м выполнены плоскими, а поверхность вставки,соприкасающа с  с кольцом , выполнена конической.

Изобретение относитс  к технике физико-химических исследований пру йысоком давлении и мсикет быть использовано при проведении физических, хи1 ических и биологических исследований оптическими методами в широком иитервалё температур (включа  гелиевые ) и давлений.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение габаритов и повьшение надежности работы камеры. ,

На фиг. 1, 2, 3 представлена предлагаема  оптическа  камера, продольные разрезы.

Камера состоит из корпуса 1, в котором вьтолнены оптический канал 2 и канал 3 создани  высокого давлени  которые соединены между собой тонким Каналом 4.

Канал 2 выполнен перпендикул рно оси корпуса, канал 3 - вдоль оси корriyca . Оптический канал 2 с одного торца закрыт окном 5, с другого торц он закрыт окном 6, которое располо {ено на обтюраторе 7, уплотненном в корпусе 1 прокладками 8. Обтюратор имеет выступ 9, расположенный внутри оптического канала (фиг. 1), В тонKiOM канале внутри выступа 9 уплотнеW r электровводы 10. Внешн   поверхность корпуса 1 и внешний торец обпоратора 7 имеет конусообразную поверхность и запрессованы во внешнее кольцо 11 с отверсти ми 12. Электровводы через канавки 13 и 14 в обуюраторе и корпусе выведены наружу, В канале 3 создани  давлени  расположен поршень 15 с грибком 16 и уплотнени ми 17. Положение поршн  фиксируетс  гайкой 18. Между окнами 5 и 6 расположен исследуемьй образец 19.

Указанное на фиг, 1 выполнение креплени  обтюратора 7 в корпусе камеры не  вл етс  единственно возможным . Он может быть вьшолнен составным , как показано на фиг. 2. В этом с-пучае торец обтюратора изготовл ют плоским между кольцом 11 и обтюратор эм 7 помещают дополнительную детальвставку 20, Одну поверхность вставкн , обращенную к обтюратору, выполн ют плоской, а противоположную поверхность выполн ют конусной, сопр женН1 )й с поверхностью кольца 11. Это позвол ет облегчить изготовление обтюратора и упростить запрессовку его в корпус.

окном 22, который с помощью уплотнений 23 и опорного кольца 24 укреплен по оси камеры с помощью гайки 25.

Общим во всех упом нутых варианта исполнени  по-прежнему  вл етс  сохранение цилиндрической формы и крепление обтюратора путем запрессовки конуса во внешнее кольцо.

Камера работает следующим образом

В корпусе 1 уплотн ют окно 5, Дл  этого между торцом окна и опорной площадкой помещают тонкую пластичную шайбу (например из инди ) и под усилием приклеивают окно к корпусу. Таким же образом на обтюраторе 7 уплотн ют окно 6. На предварительно уплотненных эпоксидной смолой электровводах монтируют манганиновый датчик давлени  и образец 19,

Оптический канал 2 и канал высокого давлени  3 заполн ют жидкостью, передающей давление. Обтюратор 7 с прокладками 8 запрессовывают под небольшим усилием (например в тнсках в канал 2 так, чтобы внешн   поверхность его торца была сопр жена с конусной поверхностью корпуса 1, Корпус 1 вставл ют в кольцо 11, ориентиру  отверсти  12 в одной вертикальной плоскости с оптическим каналом 2 Концы электровводов 10 через канавки 13 и 14 вывод т наружу. Под прессом корпус 1 впрессовывают в кольцо 11, провод  окончательное фиксирование обтюратора в корпусе и его герметизацию прокладками 8. Степень запрессовки можно мен ть, варьиру  усилие запрессовки.

В канал высокого давлени  3 помещают поршень 15 с грибком 16 и уплотнени ми 17. С помощью пресса перемещают поршень 15 в канале 3, создава  необходимое давление, которое измер ют манганиновым манометром. Положение поршн  при выбранном давлении фиксируют гайкой 18, Камеру извлекают из пресса и помещают в рабочее положение,,

При смене образца камеру помещают под пресс и снижают давление до нул . Затем корпус 1 выпрессовывают из кольца 11, Обтюратор 7 извлекают из канала 2 с помощью боковой резьбы на торце обтюратора или путем создани  небольшого давлени  внутри корпуса. Дл  извлечени  грибка 16 из канала 3, если возникает необходимость , на его конце выполнена резьба .

Камера, вьшолненна  из стали 45ХМНФА, бьша испытана при комнатной температуре до давлени  12 кбар.

Габариты испытаннсТй камеры: при внутреннем диаметре оптического канала 9 мм и диаметре оптических окон 6 мм внешний диаметр камеры равн лс  40 мм, а ее длина 180 мм. При использовании обычных обтюраторов и их креплени  в корпусе гайками внешний диаметр камеры составл ет примерно 90 мм.

В камере, показанной на фиг. 1, было исследовано вли ние давлени  на спектры люминесценции рубина и органического кристалла люмогена в пределах давлений до 12 кбар. Дл  этого на одно окно помещают порошок рубина (приклеивают с помощью сильно разведенного кле  ЬФ-2). На втором окне располагают кристаллики люмогена. Собирают камеру как описано вьш1е. Создают давление в камере. Камеру помещают в оптическую схему. Луч от He-Cd лазера ( нм) фокусируют попеременно на рубине и люмогене. Люминесцентное излучение образцов через фильтр, отрезающий возбуждающее излучение, направл ют в монохроматор и регистрируют спектр люминесценции с помощью ФЭУ и самописца.

В камере, изображенной на г. 2, вставку 20 помещают перед запрессовкой корпуса в кольцо. Камера, изображенна  на фигуре 3, работает аналогичным образцом. Отбюратор 21 с приклеенным к нему окном 22 укрепл ют в корпусе 1 гайкой 25 перед заполнением камеры жидкостью. I

Дополнительный обтюратор 21 не мен ет форму камеры и ее габариты в

0 поперечном направлении. В конкретных услови х эта модификаци  может иметь преимущества, обусловленные 90-ным расположением окон (например дл  исследовани  спектров комбинационного

5 рассе ни ). Кроме того, в этом варианте отсутствует необходимость распрессовки камеры при смене образца , если образец монтафовать на обтюраторе 21. С другой стороны в этом

0 варианте понизитс  предел достижимых давлений, так как рабочий объем будет представл ть собой систему двух пересекающихс  цилиндров примерно одинакового диаметра. Укажем однако,

5 что диаметр гнезда дл  дополнительного обтюратора может быть сведен к минимуму при использовании оптического окна на основе световодов. Предлагаема  камера может быть выполнена

0 многооконной также и путем изготовлени  второго оптического канала под 90° к первому оптическому каналу и к оси камеры.

фил. 2