Дилатометр
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Дилатометр

Дилатометр (від латів.(латинський) dilato — розширюю і ...метр ), прилад, що вимірює зміни розмірів тіла, викликані дією температури, тиску, електричного і магнітного полів, іонізуючих випромінювань або яких-небудь ін. чинників. Найбільш важлива характеристика Д. — його чутливість до абсолютної зміни розмірів тіла.

  Поширення набули оптіко-механічні, ємкісні, індукційні, інтерференційні, рентгенівські, радіорезонансні Д. У оптіко-механічному Д. зміну розмірів досліджуваного зразка викликає зсув світлового покажчика ( мал. 1 ). Зміну довжини зразка визначають або на основі попередньої калібрування приладу, або з геометричних співвідношень. Чутливість Д. ~ 10 -6 —10 -7 см . У ємкісних Д. зміна розмірів досліджуваного зразка приводить до зміни ємкості конденсатора, який служить в них датчиком (інколи поверхня зразка є одній з пластин конденсатора). Для визначення зміни розмірів зразка по зміні ємкості прилад заздалегідь калібрується. Чутливість Д. ~ 10 -9 см .

В індукційних Д. зміну розміру зразка викликає взаємний зсув котушок індуктивності, що приводить до зміни їх індуктивності взаємної . Для визначення зміни розмірів зразка індукційного Д. здійснюють попереднє калібрування приладу. Чутливість Д. ~ 10 -9 см . У інтерференційному Д., заснованому на принципі Фізо ( мал. 2 ), отримують інтерференційну картину при освітленні монохроматичним світлом двох оптичних пластин, між якими розташований досліджуваний зразок. Оскільки інтерференційна картина виходить при накладенні пучків світла, відбитих лише від нижньої плоскості верхньої пластини і від верхньої плоскості ніжней (останні картини забираються з поля зору спеціальним розташуванням пластин), то зрушення інтерференційних смуг відбувається лише при зміні довжини зразка. По зрушенню смуг і довжині світлової хвилі розраховують зміну довжини зразка. Чутливість Д. ~ 10 -8 см . Рентгенівським Д. (по суті установкою для рентгеноструктурного аналізу) вимірюють зміну параметрів кристалічної решітки досліджуваного тіла по рентгенограмам, знятим одним з відомих способів (див. Рентгенівський структурний аналіз ). Чутливість Д. у перерахунку на макророзміри ~10 -5 —10 -6 см . У радіорезонансних Д. датчиком служить порожнистий резонатор, який може бути виготовлений з досліджуваного матеріалу або мати пружну стінку, сполучену із зразком. У обох випадках при зміні розмірів досліджуваного зразка змінюється об'єм резонатора, що приводить до зміни резонансної частоти (див. Резонанс ). По зрушенню резонансної частоти розраховується зміна розмірів зразка. Чутливість Д. доведена до 10 -12 см .

  Конструкція Д., як правило, передбачає можливість зміни зовнішніх фізичних дій на досліджуваний зразок (зокрема, зміну температури зразка і її стабілізацію). Особлива увага при вимірах приділяється обліку розширення (стискування) тих, що оточують зразок тіл: передавальних ланок Д. і ін.

  Для речовин, що знаходяться в рідкому або газоподібному стані, розглядають лише об'ємне розширення. Д. для визначення об'ємного розширення рідин конструктивно вельми всілякі, але за принципом дії зводяться головним чином до наступних типів: 1) рідину заповнює резервуар і частина капіляра, що ретельно калібрується; спостерігають зміну рівня рідині в капілярі при зміні температури; 2) рідина, що заповнює резервуар відомого об'єму, при нагріванні частково з нього витікає; по масі рідини, що вилилася, визначають її масу в резервуарі при температурі досвіду, а отже, щільність рідини залежно від температури. Коефіцієнт теплового розширення матеріалу резервуару в обох випадках має бути відомий. Методом капіляра, що калібрується, можна виміряти об'ємне теплове розширення і твердого тіла, помістивши його в резервуар, заповнений рідиною з відомим коефіцієнтом теплового розширення. Для виміру теплового розширення рідин застосовувався також метод сполучених посудин, запропонований П. Дюлонгом і А. Пті (1818). Вимір об'ємного розширення газів здійснюють Д., що працюють за принципом газового термометра .

  Літ.: Стрільців П. Р., Косоуров Р. І., Самойлов Би. Н., Дилатометр для зразків малих розмірів, «Ізв. АН(Академія наук) СРСР. Сірок. фізична», 1953, т. 17 №3, с. 383; Стрільців П. Р., Новікова С. І., Кварцевий дилатометр для низьких температур, «Прилади і техніка експерименту», 1957 № 5, с. 105; Pudalov V. M., Khaikin M. S., Dilatometer with а sensitivity of 10 -4 Angstom, «Cryogenics», 1969, v. 9 № 2, р. 128; Collins J. G., White G. K., Thermal expansion of solids, «Progress in Low Temperature Physics», 1964, v. 4, р. 450; Symposium on thermal expansion of solids, «Journal of Applied Physics», 1970, v. 41 №13.

  Я. С. Аграновіч.

Мал. 1. Схема оптіко-механічного дилатометра: 1 — досліджуваний зразок; 2 — шток; 3 — затиск; 4 — дзеркало, прикріплене до валика 5; 6 — магніт, що притягує затиск; 7 — джерело світла; 8 — зорова труба.

Мал. 2. Схема інтерференційного дилатометра: 1 — джерело світла; 2 — конденсор; 3 — напівпрозоре дзеркало; 4 — нижня плоскість верхньої пластини; 5 — верхня плоскість нижньої пластини; 6 — досліджуваний зразок; 7 — інтерференційна картина в плоскості ЛЛ; 8 — лінза, що дозволяє спостерігати інтерференційну картину.