Пристрій для створення одновісних деформацій твердих тіл і дослідження їх електрофізичних характеристик

Реферат: Пристрій для створення одновісних деформацій твердих тіл і дослідження їх електрофізичних характеристик, що містить кріостат, робочий об'єм якого підключений до повітряної помпи для створення вакууму, розміщені в ньому засоби кріплення і засоби дослідження електрофізичних властивостей дослідного зразка, навантажувач, опорну трубу з динамометром. Навантажувач розміщений під кутом 90° до осі навантаження на зразок. UA 86709 U (12) UA 86709 U UA 86709 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі електричних вимірювань і може бути використана для контролю й дослідження електрофізичних характеристик і параметрів напівпровідникових матеріалів та структур на їх основі в умовах дії та після дії зовнішніх факторів. Відомий високовакуумний пристрій для дослідження термічної та радіаційної стійкості твердих тіл в умовах механічного навантаження [Матульский В. Б. Высоковакуумная установка для исследования термической и радиационной стойкости твёрдых тел в условиях механической нагрузки / В. Б. Матульский, Б. В. Павлык, Я. А. Струк // Приборы и техника эксперимента.-1989. - № 4. - С. 245-247], який складається із кріостата, робочий об'єм якого підключений до повітряної помпи для створення вакууму, розміщені в ньому засоби дослідження електрофізичних властивостей, берилієві та кварцові вікна, герметичний роз'єм, динамометр, навантажувач, опорну трубу, установлені в трубі засоби кріплення дослідного зразка. Навантажувач забезпечує можливість поступального руху тримача кристала від силового редуктора та черв'ячної передачі, причому дослідний зразок в даній установці розміщується між навантажувачем і динамометром. Недоліком даного пристрою є досить затруднене встановлення у пристрій через невеликий отвір, який потім герметично закривається фланцем з берилієвим вікном, засобів кріплення дослідного зразка і підключення контактної системи. Найближчим аналогом до запропонованого пристрою є пристрій для створення одновісних деформацій твердих тіл і дослідження їх фізичних властивостей [патент Росії RU №2040785 С1, 6 МПК G01N3/18], який складається із кріостата, робочий об'єм якого підключений до повітряної помпи, розміщені в ньому опорну трубу, установлені у трубі засоби кріплення дослідного зразка, засоби дослідження електрофізичних властивостей дослідного зразка, динамометр, навантажувач. Динамометр і навантажувач в даній установці об'єднані і розміщені по одну сторону від дослідного зразка. Недоліком пристрою є складний для реалізації об'єднаний динамометр-навантажувач. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити пристрій для створення одновісних деформацій твердих тіл і дослідження їх електрофізичних характеристик шляхом роз'єднання динамометра та навантажувача і розміщення навантажувача під кутом 90° до дії навантаження на дослідний зразок, що дасть змогу розширити функціональні можливості існуючих кріостатів без суттєвої зміни їх конструкції. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для створення одновісних деформацій твердих тіл і дослідження їх електрофізичних характеристик, що містить кріостат, робочий об'єм якого підключений до повітряної помпи для створення вакууму, розміщені в ньому засоби кріплення і засоби дослідження електрофізичних властивостей дослідного зразка, навантажувач, опорну трубу з динамометром, при цьому навантажувач розміщений під кутом 90° до осі навантаження на зразок. Дослідження фізичних властивостей твердих тіл, зокрема напівпровідникових кристалів, при низьких температурах проводять у вакуумних камерах-кріостатах, в яких забезпечується оптичний зв'язок із зразком завдяки герметизованим вікнам, електричний - через герметичні роз'єми, тепловий - через мідний теплопровідник. Часто виникає необхідність доповнити одержані результати досліджень впливом одновісної деформації зразка, доукомплектувавши наявний кріостат відповідним пристроєм без суттєвої зміни конструкції кріостата. Запропоноване авторами вмонтування у кріостаті динамометра та навантажувача розміщеного під кутом 90° до осі навантаження дасть змогу додатково досліджувати зразки твердих матеріалів під дією одновісного навантаження без суттєвих змін конструкції кріостата. На кресленні представлено схематичне зображення пристрою для створення одновісних деформацій твердих тіл і дослідження їх електрофізичних характеристик, де 1 - зйомна частина кріостата, 2 - нижня, стаціонарна частина кріостата, 3 - дослідний зразок, 4 - касета для фіксації дослідного зразка, 5 - термопара, 6 - мідний теплопровідник, 7 - герметичний роз'єм, 8 - несуча труба, 9 - вікна, 10 - елементи термоізоляції силової частини пристрою, 11 - динамометр із штоком, 12 - деталь для перетворення горизонтальної складової тиску в вертикальну, 13 - гвинт для задання навантаження, 14 - сильфонний перехід, 15 - шток, 16 - Т подібний трійник для приєднання додаткових елементів конструкції, у тому числі повітряної помпи, 17 - фіксуючий диск, 18 - фіксуюча шайба, 19 - ємність для охолоджуючої рідини. Пристрій (креслення) розміщується у герметичному кріостаті, який складається з двох частин - верхньої 1 і нижньої 2. У верхній, знімній, частині 1 розміщені: ємність для охолоджуючої рідини 19 з мідним теплопровідником 6, дослідний зразок 3 з елементами його фіксації 4, елементи термоізоляції силової частини пристрою 10, електричний роз'єм 7, через який здійснюється електричний зв'язок з датчиками, наприклад термопарою 5 і досліджуваним зразком 3. Нижня частина кріостата 2 приєднана до помпи відкачки Т - подібним трійником 16, 1 UA 86709 U 5 10 15 20 обладнана вікнами 9 для можливості дослідження оптичних характеристик дослідного зразка та впливу зовнішніх полів. В залежності від характеру досліджень вікна 9 можуть бути берилієві, кварцові або виготовлені з іншого матеріалу. До дна нижньої частини кріостата вмонтований фіксуючий диск 17, у виїмку якого вставлена несуча труба 8, верхня частина якої фіксується у кріостаті шайбою 18. До труби 8 через вісь обертання прикріплена деталь для перетворення горизонтальної складової тиску у вертикальну 12, один кінець якої з'єднаний з динамометром 11, а інший - зі штоком 15. Горизонтальний рух штока 15 задається гвинтом 13 через вакуумний сильфонний перехід 14. Пристрій працює так: Знімають верхню частину кріостата 1, встановлюють зразок 3 у касеті 4, яку кріплять до мідного теплопровідника 6. Під'єднують контактні майданчики і термопару 5 до герметичного роз'єма 7. Перед з'єднанням обох частин кріостата приєднують елементи термоізоляції силової частини пристрою 10 до мідного теплопровідника 6. Встановлюють температурні режими, які контролюють за допомогою термопари 5 і проводять вимірювання обраних параметрів. Задають у комп'ютер вибраний алгоритм деформування зразка 3 і вмикають двигун під'єднаний до редуктора. Аналізуючи покази динамометра 11, комп'ютер змінює швидкість обертання гвинта 13 відповідно до заданого алгоритму. Знімають залежності заздалегідь вибраних електрофізичних характеристик дослідного зразка від величини навантаження на нього. Введення окремих пристроїв динамометра і навантажувача у конструкцію кріостата і розміщення навантажувача під кутом 90° до осі навантаження на зразок дасть змогу одержати передбачуваний технічний результат. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Пристрій для створення одновісних деформацій твердих тіл і дослідження їх електрофізичних характеристик, що містить кріостат, робочий об'єм якого підключений до повітряної помпи для створення вакууму, розміщені в ньому засоби кріплення і засоби дослідження електрофізичних властивостей дослідного зразка, навантажувач, опорну трубу з динамометром, який відрізняється тим, що навантажувач розміщений під кутом 90° до осі навантаження на зразок. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2