Глава III
АППАРАТУРА ДЛЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
Принципы устройства приборов для ТМА и их элементы
Назначением аппаратуры для ТМА является осуществление и измерение деформации полимеров в ходе изменения их температуры. При всем многообразии приборов, разработанных для этой цели, все они содержат определенные функциональные элементы, соответствующие основным принципам методики. Эти элементы и их взаимные связи представлены на следующей блок-схеме:
Элементы, составляющие левую часть схемы, связаны с механическим воздействием на полимер и измерением деформации *; в правой части — элементы, обеспечивающие тепловое воздействие и измерение температуры. В автоматические установки входит оран регистрации величин деформации и температуры — самописец. Некоторые приборы имеют устройства (не показаны на схеме) для создания контролируемой газовой среды, позволяющие, в частности, проводить эксперимент в инертной атмосфере либов вакууме. Рассмотрим роль и принципы действия каждого из элементов прибора, при этом удобнее несколько отклониться от порядка, в каком они помещены на схеме.
* В варианте методики для регистрации ДИН вместо измерителя деформации используется измеритель силы.
Рабочие органы прибора представляют собой совокупность деталей, находящихся в непосредственном контакте с исследуемым образцом и осуществляющих его деформацию. Конструкция их различна в зависимости от рода деформации. Так, при исследовании одноосного сжатия рабочие органы просто должны иметь параллельные плоские поверхности, тогда как для исследования растяжения они оснащаются специальными зажимами или иными устройствами для закрепления образца. В случае пенетрации рабочими органами являются пуансон и чашечка, заполненная образцом.
Силовая часть служит источником усилия, вызывающего деформацию полимера. В простейшем случае это груз, накладываемый или подвешиваемый таким образом, что вызывает взаимное сближение или отдаление рабочих органов прибора. Источником силового воздействия может быть также поддерживаемое постоянным усилие гидравлического пресса или откалиброванная пружина. С помощью пружины либо рессоры с эксцентриком можно, в частности, проводить нагружение по синусоидальному закону.
При использовании пружин в качестве источника постоянного нагружения следует иметь в виду изменение их усилия в ходе деформации (поскольку сжатая пружина при этом несколь ко разжимается, а растянутая — сокращается). Это обусловлено тем, что, как правило, суммарная длина образца и пружины задается постоянной. Чтобы изменение усилия было небольшим, лучше работать с пружинами относительно большой длины и при небольших деформациях.
Описаны установки, работающие в режиме постоянного нагружения, в которых длина пружины и соответственно ее усилие поддерживаются неизменными путем регулирования суммарной длины образца и пружины. Это достигается при помощи автоматической следящей системы с использованием датчика, располагаемого между пружиной и образцом. При появлении малейших отклонений от установленной длины пружины включается сервомотор, немного растягивающий (либо сжимающий) систему пружина—образец до восстановления исходного значения длины пружины [98].
Чаще всего в ТМА используют силу тяжести, подбирая гирю, способную создать в образце механическое напряжение необходимой величины. Обычно при этом остается без внимания тот факт, что по мере деформирования и изменения сечения образца величина напряжения изменяется. Однако в отдельных случаях принимаются меры для поддержания постоянства этой величины. Из числа приспособлений, предназначенных для этой цели, укажем на простейшее (рис. III.1).
Груз действует на образец посредством своеобразного рычага, соотношение плеч которого изменяется по мере растяжения образца. Это достигается с помощью специального кулачка (фигурного диска). Часть его — круг, другая же часть имеет сложный профиль. С образующей поверхностью круговой части связан трос, соединенный с рабочим органом прибора, тогда как с поверхности, имеющей сложный профиль, спускается трос, несущий груз. Соотношение плеч образованного таким способом рычага равно отношению радиуса окружности r к проекции R радиус-вектора А фигурной части на горизонтальную ось. Если исходное значение этой проекции равно R0, то по мере удлинения образца оно должно уменьшаться.
Профиль фигурного диска задается соотношением
R = Rо/(1 + ?),
где ? — относительное удлинение образца. Одним и тем же диском можно пользоваться (независимо от удельной нагрузки) при условии, что образцы всегда имеют одинаковую исходную длину. Для передачи усилия от силовой части прибора к рабочему органу применяются рычаги, штоки, тяги и прочие детали механизмов, действующие таким образом, что силой трения можно пре небречь. Собственный их вес либо пренебрежимо мал, либо учитывается при расчете действующего усилия, либо, наконец, компенсируется с помощью противовеса, поплавка или возвратной пружины (рис. III.2).
В случае поплавка надо позаботиться, чтобы выталкивающее усилие не изменялось в ходе деформации. Поэтому поплавок при любом положении рабочих органов должен быть погружен в жидкую среду полностью. Что касается использования возвратной пружины, то здесь остаются в силе замечания, сделанные только что относительно пружины как источника силового воздействия.
С использованием уравновешивающих устройств можно переходить от одного вида деформации (сжатие) к другому (растяжение). Так, если противовесом служит груз меньший, чем необходимо для равновесия, образец будет испытывать усилие сжатия (положительное), если же в качестве противовеса взять груз больше равновесного, можно сообщить образцу растягивающее (отрицательное) усилие. Однако, как правило, приборы конструируются в расчете на один определенный тип деформации — растяжение или сжатие (пенетрация).
Тем не менее устройства, рассчитанные на исследования методом растяжения, могут быть приспособлены также для работы в режиме сжатия либо пенетрации, и наоборот. Для этой цели служат специальные приспособления (реверсоры), представляющие собой две жесткие рамки, вставленные друг в друга наподобие звеньев цепи, так, что при раздвижении их наружных краев внутренние края сближаются, и наоборот (рис. III.3).
В опытах с постоянным нагружением приложенное усилие действует в течение всего эксперимента, в опытах с переменным нагружением усилие прикладывается по определенной программе. В простейшем случае груз вручную накладывают на некоторое время и затем снимают; при изменившихся температурах операцию многократно повторяют. В некоторых автоматических приборах имеются специальные нагружательные механизмы, приводимые в действие от таймерного устройства — задатчика периодического нагружения с набором дискретных программ. В любом случае груз должен накладываться достаточно плавно, чтобы не возникало заметных динамических перегрузок.
Измерение деформации сводится к определению величины линейных перемещений рабочего органа прибора или связанного с ним указателя, что осуществляется визуально, либо с помощью регистрирующих приборов (посредством тех или иных видов преобразователей) .
Визуальные отсчеты проводят относительно неподвижной шкалы: непосредственно, исключая по возможности параллакс, или же с использованием нониуса, микрометра, визирных устройств, отсчетного микроскопа либо катетометра. При использовании винтового микрометра нередко применяют специальное приспособление, позволяющее более точно делать отсчет (рис. III.4). В момент прикосновения микрометра к пуансону или к связанному с ним контакту замыкается электрическая цепь и зажигается индикаторная лампочка. Нетрудно видеть, что на основе подобного приспособления может действовать и автоматическое следящее устройство (рис. III.5). Последнее должно содержать вспомогательный электродвигатель, вращающий винт микрометра и включенный таким образом, что он останавливается при достижении электрического контакта. Для этого вместо лампочки в схему вводится ролик *. Индикаторная и автоматическая следящие системы могут быть и бесконтактными, с применением дифференциально-трансформаторных или емкостных (конденсаторных) датчиков. Соответствующие схемы будут рассмотрены ниже.
* В случае знакопеременных деформаций используется более сложная схема (см., например, [99]).
Для увеличения масштаба измеряемое поступательное движение нередко преобразуют во вращательное таким образом, что оно вызывает поворот легкого зеркальца. Направляя на зеркало через узкую щель луч света от неподвижного источника, наблюдают смещение отражения вдоль закрепленной шкалы. Следует заметить, что при больших смещениях могут сказаться ошибки, связанные с непропорциональностью отклонения «зайчика» по линейной шкале углу поворота зеркальца.
Другой способ преобразования линейного перемещения пуансона во вращательное движение реализуется с помощью кремальерного устройства в специальных стрелочных микрометрах (индикаторах), представляющих собой прецизионный мерительный инструмент. При использовании стрелочного микрометра для измерения деформации следует иметь в виду, что в его механизме действует возвратная пружина. Усилие этой пружины является дополнительным (вообще говоря — переменным) слагаемым к величине нагрузки, действующей на образец, и его следует учитывать, особенно при малых нагрузках. Ясно, что невозможно осуществлять измерения при мерительном усилии, меньшем, чем сила пружины, и это несколько ограничивает использование индикаторов в ???, и в особенности для дилатометрических измерений.
Дополнительных усилий требуют также некоторые преобразователи механического перемещения в электрические величины (рис. III.6). Таковы, и частности, тензодатчики, применение которых предусматривает изгиб пружинящей пластины при перемещении рабочих частей прибора. Тензометрический датчик — это резистор из тонкой проволоки, многократно изогнутой в виде плоского зигзага; сопротивление его изменяется при деформации пластины, к которой он приклеен. Включенный в мост Уитстона в паре с подобным резистором, не испытывающим механического воздействия, он позволяет определять величину деформации.
Из числа электрических преобразователей, кроме тензодатчиков, применяются также реостатные, емкостные и индукционные датчики [100]. Все они должны иметь линейные характеристики, в противном случае приходится корректировать показания с помощью градуировочных графиков, а непосредственная запись ТМА-кривой с соблюдением масштаба по оси деформаций делается невозможной.
Реостатные датчики представляют собой переменный резистор (потенциометр или реохорд), подвижный контакт которого тем или иным образом связан с рабочими частями прибора. Регистрация показаний такого датчика осуществляется с помощью моста сопротивлений или потенциометра. Небольшим усилием трения контакта можно пренебречь при достаточно больших нагрузках, но при нагрузках малых этот фактор может внести значительные искажения: нарушается плавность перемещения рабочих частей, на записываемом графике возникают ступеньки.
Емкостные и индукционные преобразователи являются бесконтактными. В емкостных преобразователях при перемещении рабочих органов изменяется расстояние между обкладками конденсатора (либо их действующая поверхность) и соответственно емкость, в индукционных — вдвигается в катушку ферромагнитный сердечник, в результате чего изменяется индуктивность. В этих датчиках, работающих па переменном токе, в ряде случаев выгоднее иметь дело с частотами, более высокими, нежели сетевая (50 гц); для этого используются «звуковые» генераторы.
В качестве выпрямительного элемента вводится, как это показано на рис. III.6, в, г, диод или же обычный мостик из четырех таких диодов [101]. Применение дифференциальных (компенсационных) схем включения преобразователей позволяет приблизить их характеристику к линейной. Использование совместно с индукционным датчиком типа дифференциального трансформатора специальной фазочувствительной схемы выпрямления дает возможность сделать рабочую область симметричной по отношению к точке компенсации [102] (рис. III.7).
В ряде случаев предпочтительны следящие системы, датчиком и основой исполнительного механизма которых являются дифференциальные трансформаторы (рис. III.8). При отклонении сердечника от положения компенсации исполнительный механизм движет сердечник в аналогичной системе самописца, перемещая одновременно перо по бумаге. Преимуществами такой системы измерений являются линейность характеристики и невосприимчивость к колебаниям питающего напряжения; она может быть реализована с помощью приборов типа ДС-1 или КСД-2.
Применяются также следящие системы на основе дифференциального трансформатора, не требующие такого же трансформатора в исполнительном устройстве. При возникновении разбаланса в датчике исполнительный механизм восстанавливает равновесие в нем. Здесь возможны два варианта. В одном из них с помощью винтового, кулачкового или иного механизма смещается в нужном направлении катушка датчика так, что она постоянно следует за своим сердечником [103]. Это смещение может быть измерено и зарегистрировано. Измеренная величина в зависимости от расположения датчика может характеризовать изменение длины образца (деформацию) либо длины пружины (степень сжатия). Иначе говоря, прибор может действовать и как деформометр, и как динамометр.
В другом варианте действия, в результате которого сердечник поддерживается в нейтральном положении, автоматически с помощью того же исполнительного механизма выполняются внешними устройствами. Например, регулированием натяжения пружины изменяется усилие, действующее на образец. Этот вариант применяется не для регистрации деформации, а для автоматического поддержания постоянства усилия или постоянства длины образца.
Другим способом, близким к только что рассмотренному, является использование сельсинной схемы. Последняя представляет собой систему из двух специальных двигателей (сельсинов), один из которых связан с рабочим органом, а другой приводит в движение перо пишущего устройства.
В следящем устройстве могут быть использованы и другие подходящие преобразователи перемещений в электрические величины [100]. Описаны, в частности, следящие системы на основе емкостных преобразователей [104].
При проведении дифференциального ТМА с двумя образцами — исследуемым и эталонным — отсчитывается непосредственно разность деформаций. Этого можно достичь, если шкалу, по которой ведется отсчет, сделать подвижной, соединив с рабочим органом, осуществляющим деформацию одного из образцов. Тогда указатель, связанный с рабочим органом, деформирующим второй образец, отметит по шкале разностную величину. Тот же принцип применяется и при использовании дифференциального трансформатора: деформация одного из образцов вызывает перемещение катушки трансформатора, а другого — движение сердечника относительно этой катушки (рис. III.9). Нетрудно себе представить, как можно реализовать рассматриваемый принцип и в случае емкостных датчиков.
Существенным моментом является не только точность отсчета, но и быстрота снятия показаний при визуальных определениях и быстродействие механизмов при автоматической регистрации, особенно для случаев кратковременного нагружения. Применяя системы с микрометрическим винтом, можно хорошо следить за процессами медленной деформации, при быстром же нарастании деформации, например сразу же после приложения груза, неизбежно отставание [105]. Современные самописцы, время пробегавсей шкалы которых составляет секунды, достаточно хорошо успевают за ходом деформации в любом из применяемых в ТМА режимов деформирования (кроме высокочастотных).
В заключение следует заметить, что возможности современной аппаратуры в отношении чувствительности измерений линейных величин практически беспредельны. Однако в аппаратуре для ТМА полимеров часто приходится ограничиваться умеренной чувствительностью, чтобы иметь возможность записать полностьюТМА-кривую, охватывающую наряду со стеклообразным также высокоэластическое и значительную область вязкотекучего состояний. При этом не выявляются упругие деформации и тепловое расширение полимеров.
Измерение температуры обычно не составляет проблемы. В простейшем случае при визуальных отсчетах применялись обыкновенные термометры или термопары с милливольтметром, отградуированным в градусах температурной шкалы. Для автоматической регистрации температур используют термопары, термометры сопротивлений либо термисторы, причем наибольшее применение получили первые
Весьма важно, чтобы измеряемая величина возможно точнее соответствовала фактической температуре исследуемого материала. Поэтому измерение должно проводиться в точке, наиболее близкой к образцу, с использованием прибора, имеющего минимальную тепловую инерцию. Достичь этого в наибольшей мере удается именно с помощью термопары. Толщина проводов термопары должна выбираться небольшой, чтобы уменьшить тепловую инерцию и возможность отвода тепла по проволоке. С другой стороны, нельзя брать слишком тонкие провода, имея в виду малую их механическую прочность. Обычно применяются провода сечением 0,3—0,4 мм.
Из распространенных термопар наибольшей термической и химической стойкостью обладают платина—платинородиевые. Наибольшей чувствительностью отличаются термопары медь— копель. Во многих случаях заслуживают предпочтения термопары хромель—алюмель, обладающие при достаточной чувствительности и химической стойкости наиболее близкой к линейной зависимостью э.д.с. от температуры. Значения э.д.с. всех распространенных термопар точно определены и могут быть найдены в таблицах [106]. Проверка термопар может быть проведена по известным эталонам [107].
Если измерительный прибор имеет шкалу, отградуированную в милливольтах, целесообразно, используя таблицы, изготовить параллельную шкалу, указывающую непосредственно градусы. Подробные сведения о термопарах, их монтаже и применении в термическом анализе приводятся в руководствах по термографии [108, 109].
Определение температуры с помощью термопары сводится к измерению термо-э.д.с., т. е. разности потенциалов между спаем, находящимся в исследуемой точке (рабочим спаем), и ее концами, образующими так называемые холодные или свободные спаи. Последние представляют собой спаи проволок термопары с медными проводами, ведущими к измерительному прибору. (Если присоединять к прибору непосредственно рабочие проволоки термопар, роль холодных спаев выполняют клеммы прибора.)
Поэтому в большинстве электронных потенциометров, предназначенных специально для измерения температур (на шкале их указаны градусы), к которым термопара присоединяется непосредственно, предусмотрена автоматическая компенсация, корректирующая показания прибора, когда температура его (в том месте, где находятся входные клеммы) изменяется в ходе работы. Естественно, такая компенсация и точность отсчета обеспечиваются только в отношении того вида термопар, на который рассчитан данный прибор. В приборах, имеющих градуировку в милливольтах, а не в градусах, такой компенсации нет и термопара к ним должна присоединяться с помощью медных проводов (рис. III.10).
Температура холодных спаев является репером, по отношению к которому проводится отсчет термо-э.д.с, и температура их должна поддерживаться постоянной. Часто эти спаи помещают в сосуд Дьюара с тающим льдом (отсюда, видимо, и произошло название «холодный спай»; впрочем, термин явно неудачен, ибо при низкотемпературных измерениях рабочий спай оказывается еще более холодным). Данный способ удобен, поскольку обеспечивается постоянство температуры, пока не растает весь лед. В большинстве таблиц э.д.с. термопар указаны именно по отношению к температуре холодного спая 0° С. Чтобы обходиться без льда, выпускаются специальные малогабаритные термоэлектрические термостаты, например типа «Нуль-В» Львовского завода биофизических приборов, известным недостатком которых является значительная длительность вхождения в режим. Некоторые исследователи помещают холодные спаи в термостат с иной фиксированной температурой.
Температура холодного спая может быть не обязательно строго задана, например 0 или 20° С, лишь бы она была точно известна и оставалась неизменной на протяжении всего опыта. Имея в виду не слишком большие колебания комнатной температуры, можно полагать, что внутри сосуда Дьюара, наполненного водой комнатной температуры (или даже пустого), вариации температуры за 2—3 часа не превысят погрешности обычных измерений (±1°). В такой сосуд вставляют на пробке узкие пробирки с холодными спаями и контрольный термометр, к показаниям которого следует относить отсчет. При использовании самописцев это выполняется автоматически, если перед началом опыта установить в качестве начальной точки значение, указываемое контрольным термометром.
В некоторых современных самописцах имеется специальный орган управления «смещение записи». Замкнув у входа накоротко провода от термопары, поворотом соответствующей рукоятки устанавливают указатель прибора на нужном делении. При использовании самописца, в котором смещение записи не предусмотрено, это может быть достигнуто с помощью несложного внешнего устройства (рис. III.11). Небольшой резистор R1 (например, на 10 ом) не изменяет чувствительности и масштаба измерений.
Запись результатов измерений (если не говорить о визуальных отсчетах) чаще всего проводится с помощью электронных самописцев. Обычные самописцы (типа X—?) регистрируют значение измеряемой величины в зависимости от времени в виде непрерывной кривой. Это достигается смещением пера вдоль линейной направляющей на величину, пропорциональную измеряемому значению X, тогда как диаграммная бумага движется в перпендикулярном направлении с постоянной скоростью так, что смещение ее пропорционально времени ?.
При необходимости записывать одновременно изменение нескольких величин применяют многоточечные самописцы, в которых автоматический переключатель периодически включает последовательно каждую из измерительных цепей, а специальное печатающее устройство отмечает на диаграмме точки. Однако, поскольку между измерениями в каждой из цепей проходит некоторое время, такой способ записи не дает возможности следить за быстропротекающими процессами. В этом отношении непрерывная запись имеет большие преимущества.
Иногда применяют одновременно два или несколько отдельно действующих самописцев; при одинаковом масштабе по оси времени можно наносить в случае необходимости несколько графиков на одну диаграмму. Имеются и специальные двух- и многоперьевые приборы (типа Х1Х2....—?)*, в которых возможна регистрация параллельно двух или большего числа кривых. Это тоже, по существу, два (или несколько) одновременно действующих самописца, однако перья их оставляют след на одной и той же диаграмме. Направляющие перьев располагаются параллельно и как можно ближе друг к другу. Дистанция между ними, необходимая, чтобы избежать столкновения перьев при пересечении графиков, обусловливает сдвиг вдоль оси времени одной записи по отношению к другой. Впрочем, зная величину сдвига, можно легко находить синхронные точки на кривых. Особенно удобны для этого отметчики, дающие мгновенный небольшой отброс каждого из перьев одновременно, как правило, через 5, 10 мин. и т. д. Считывая такие записи для одного и того же момента времени, можно получать данные для построения графика взаимной зависимости измеряемых величин.
Принципиально новую возможность открывает использование двухкоординатных самописцев (типа X—?), в которых регистрируется непосредственно функциональная зависимость двух величин. На таких самописцах получают сразу готовую ТМА-кривую [104, 110]. Поскольку при двухкоординатной записи время не фиксируется, эксперимент должен проводиться в строго определенном временном режиме: нагрев следует вести с заданной постоянной скоростью.
* Иногда их называют двух-или многоканальными. Таков, например, прибор КСПП-4.
Двухкоординатные самописцы представляют собой комплекс из двух автономных электронных потенциометров, имеющих одно общее перо и связанных таким образом, что один их них обеспечивает перемещение пера вдоль оси X, а другой — вдоль оси Y. Возможно конструирование и «гибридных» самописцев, в которых по одной из координат действует электронный потенциометр, а по другой — прибор с дифференциально-трансформаторной схемой [111]. Такой прибор особенно удобен для регистрации ТМА-кривых.
Можно использовать для той же цели и обычный самописец типа X—?, изменив способ протяжки в нем диаграммной бумаги. Если движение ее задавать не от обычного непрерывно действующего синхронного двигателя, а от механизма, следящего за деформацией (см. выше), то перо самописца вычертит также готовую ТМА-кривую [99].
Помимо электронных самописцев, возможна запись деформации и температуры также на фоторегистрирующих приборах, таких, например, как пирометр Курнакова и его модификации [1121, светолучевые осциллографы и т. д. Они имеют определенное преимущество при записи одновременно нескольких кривых, поскольку при пересечениях этих кривых не возникает препятствий, неизбежных в случае использования электромеханических устройств — многоканальных самописцев.
Неудобства же фоторегистрирующих приборов связаны с тем, что в большинстве случаев о ходе кривых можно судить лишь после завершения всего опыта и выполнения фотографических операций проявления и фиксирования изображения. К тому же этим способом обычно не могут быть получены готовые ТМА-кривые ?-Т.
Фоторегистрация осуществляется с помощью зеркальных гальванометров постоянного тока. Их устройство и приемы записи показаний при измерении температуры достаточно полно описаны в руководствах по термическому анализу [109]. Что касается способа записи деформации, то он зависит от типа преобразователя. Во всех случаях шкала записи должна быть откалибрована с помощью балластных и шунтирующих сопротивлений таким образом, чтобы при ожидаемых максимальных изменениях измеряемой величины запись полностью укладывалась в избранный размер графика.
Нагревательное устройство должно обеспечивать повышение температуры образца в ходе его исследования. Для этого служит печь или обогреваемый металлический блок, внутрь которых помещаются рабочие органы прибора. Поскольку во многих случаях измерения проводятся от низких температур, блок должен быть приспособлен не только для нагрева, но и для охлаждения. В лучших приборах рабочая область простирается от -100° (и даже ниже) до +500° С (более высокие температуры для исследования полимеров вряд ли нужны).
Охлаждение термического блока при низкотемпературных исследованиях чаще всего проводят жидким азотом, пропуская его перед опытом через устроенные в теле блока каналы и полости, либо путем погружения в сосуд Дьюара с жидким азотом специального отростка блока, играющего роль хладопровода. Плавный подъем температуры охлажденного блока проводится с помощью электронагревательной обмотки.
Хорошим материалом для изготовления термического блока является чистый алюминий. Его высокая теплопроводность способствует быстрому прогреву блока и созданию в нем равномерного температурного поля. Конструкция нагревательного устройства должна обеспечивать плавность нагрева, защиту от тепловых потерь, влияния воздушных потоков, а при низких температурах — и от конденсации и намерзания атмосферной влаги.
В ходе нагревания температура образца неизбежно отстает от температуры блока, однако при постоянстве скорости нагрева последнего в системе устанавливается квазистационарный режим. Он характеризуется, в частности, тем, что разность температур блока и образца (как и вообще разность температур в любых двух точках системы) оказывается всегда постоянной. Иначе говоря, линейному нагреву блока соответствует также линейное, с той же скоростью, повышение температуры в образце. Поэтому важным элементом аппаратуры для ТМА является устройство для регулирования нагрева блока (печи) *.
Регулятор нагрева. Есть два принципиально различных подхода к решению задачи обеспечения линейного нагрева. Первый заключается в том, что печь питают током при непрерывно возрастающем напряжении (например, от ЛАТРа, контакт которого медленно подвигают с помощью подходящего двигателя с редуктором). При этом предполагают, что линейному росту напряжения питания отвечает и линейный подъем температуры. Поскольку это предположение обычно не выполняется, предпринимались попытки подогнать программу изменения напряжения во времени таким образом, чтобы она обеспечивала по возможности линейный нагрев. Но это далеко не лучший путь. Изменение начальной температуры и интенсивности охлаждения, колебания напряжения сети, воздушные потоки и даже просто изменение температуры в рабочем помещении — все это влияет на истинную величину достигаемой температуры, несмотря на строгую, казалось бы, запрограммированность электрического питания.
* В некоторых случаях в качестве нагревательных устройств для целей ТМА применялись жидкостные и воздушные термостаты, в которых уровень задаваемой температуры непрерывно повышался.
Другой подход к решению задачи заключается в использовании основного принципа автоматики — обратной связи. Он позволяет осуществлять нагрев в соответствии с заданной программой, непрерывно сверяясь с фактически достигнутым уровнем температуры. При этом возможно регулирование пропорциональное и позиционное. В первом случае напряжение, питающее печь, автоматически поддерживается на уровне, обеспечивающем заданный режим нагрева. Во втором — питающее напряжение вовсе не регулируется, оно просто отключается каждый раз, как только температура достигает заданного значения, и вновь включается при охлаждении на малую величину, определяемую чувствительностью устройства. Достижение заданной на каждый данный момент температуры осуществляется в результате противоборства нагрева и охлаждения.
В качестве управляющего элемента используется обычно термопара или термометр сопротивления. Соответственно этому программный регулятор нагрева должен задавать непрерывно возрастающее напряжение или соответственно сопротивление, компенсация которых названными управляющими элементами обеспечивала бы реализацию заданной программы. Несмотря на то что целью регулирования является линейное повышение температуры в исследуемом материале, чувствительные управляющие элементы должны располагаться отнюдь не возле самого образца, а как можно ближе к нагревательной обмотке. Только в этом случае, при минимальном времени между появлением перегрева и реакцией на него, можно реализовать наивысшую чувствительность, при которой подъем температуры в образце происходит плавно, без ступеней.
Из сказанного ясно, что масса термоблока должна быть достаточно большой, чтобы сглаживать колебания температуры, особенно при использовании варианта схемы с прерыванием тока нагревателя. Ясно также, что измерительная термопара, отмечающая температуру образца, не может в общем случае служить для целей регулирования, равно как и управляющая термопара не может указывать температуру в образце. Чем более плавно осуществляется терморегулирование, тем меньше могут быть масса и соответственно размеры блока. На рис. III.12 показана схема управления нагревом с помощью термопары.
Особенно удобна в качестве управляющей хромель-алюмелевая термопара. Ее термо-э.д.с. практически линейно зависит от температуры в широких пределах, поэтому напряжение для компенсации нужно задавать тоже линейно возрастающее. А это осуществляется наиболее просто, например, с помощью реохорда, контакт которого приводится в движение синхронным двигателем с редуктором. Чтобы обеспечить вхождение в режим линейного нагрева по возможности с самого начала эксперимента, начальное положение реохорда устанавливают каждый раз не соответственно исходной температуре, а, учитывая наличие тепловой инерции,— с некоторым опережением, величина которого подбирается обычно опытным путем.
Ниже 0° С характеристика хромель-алюмелевой термопары начинает отходить от линейной, но вносимые этим искажения нагрева в низкотемпературной области большого значения для ТМА не имеют. При высоких температурах линейность нагрева образца начинает нарушаться уже по другой причине. Хотя вблизи спирали нагревателя и достигается задаваемая термопарой температура, из-за усиливающихся тепловых потерь наступают отклонения от квазистационарного режима: разность температур между нагревателем и образцом не остается постоянной, а начинает понемногу увеличиваться. Однако при достаточно хорошей термоизоляции нагревательного блока до 400—500° это отклонение также но является существенным.
Нуль-инструментом в рассматриваемой схеме служит электронный усилитель или фотореле на основе чувствительного микровольтметра либо гальванометра. Эти приборы улавливают разбаланс в цепи, составленной из термопары и задатчика линейно возрастающего напряжения (реохорда), и приводят в действие исполнительное устройство. Последнее представляет собой реле, которое включает и выключает ток нагревателя, питаемого от сети (при позиционном регулировании), либо ЛАТР с приводом, который корректирует ток (при регулировании пропорциональном). Наиболее разумными представляются устройства для пропорционального регулирования, в которых нагревательная обмотка питается не сетевым напряжением, а подключается непосредственно к электронному усилителю, оснащенному специальным оконечным каскадом на основе мощных ламп, тиратронов либо транзисторов. Применяются для этой цели и магнитные усилители.
Иногда в качестве устройства для обеспечения линейного нагрева используют регулирующие электронные потенциометры, также по возможности с хромель-алюмелевой термопарой. Для этого позицию регулятора равномерно перемещают с помощью часового механизма или синхронного двигателя с редуктором. В последнее время появились потенциометры, позволяющие двигать регулятор автоматически с помощью фотоэлектрического устройства, которое следит за графиком, задающим программу. Таков, например, прибор РУП-5-01М. График может быть и нелинейным, отражая особенности изменения термо-э.д.с. термопары любого типа или же специфику избранного нелинейного режима.
Известны регулирующие устройства с применением дифференциальной термопары, один из рабочих спаев которой находится вблизи нагревателя, а другой — внутри блока. Этот метод реализует основной принцип квазистационарного режима: в ходе всего нагревания поддерживается постоянная разность температур и, следовательно, постоянство величины разностной термо-э.д.с. термопар. При отклонении ее от заданного значения срабатывает исполнительное устройство, регулирующее нагрев точно так же, как в ранее описанных схемах. В этом случае нет необходимости в реохорде и других движущихся частях. Скорость нагрева определяется заданной величиной разности э.д.с. Своеобразный вариант этого способа использован в разработанном недавно «температурном программаторе» [114], позволяющем проводить ТМА с различными, строго постоянными величинами скорости.
Приборы, используемые в ТМА полимеров
Аппаратурные варианты методики ТМА весьма многообразны. Классификация их может быть проведена по применяемым видам деформации, по временному режиму механического воздействия, по способу фиксирования показаний и т. д. Для соответствующих приборов предлагались различные наименования, такие, как деформометр, термомеханограф, термопенетрограф, термомеханический анализатор и другие; некоторые из приборов упоминаются, как правило, вместе с собственными именами предложивших их исследователей.Еще в предвоенные годы Александров и Гаев [1] разработали прибор для исследования деформации полимеров при сжатии в режиме динамического нагружения по синусоидальному закону с частотой от 1 до 2000 колебаний в минуту. Этим методом была изучена зависимость температур переходов от частоты нагружения. Усилие на образец передавалось через пуансон от упругой рессоры, периодически сжимавшейся эксцентриком при вращении его с заданной скоростью. Устройство и действие прибора ясныиз рис. III.13; в дальнейшем он был усовершенствован и известен под названием ИФП.
Специально для целей термомеханического исследования полимеров Каргин и Соголова [2] предложили прибор, получивший название динамометрических весов (рис. III.14).
Деформирование полимера осуществляется пуансоном, подвешенным к одной из чашек аналитических весов; снимая на время с уравновешивающей второй чашки определенный груз, можно задавать необходимое усилие. Происходящая при этом деформация образца измеряется с помощью катетометра либо по отклонению светового зайчика от зеркальца, укрепленного на коромысле весов. Для увеличения чувствительности рекомендовано пользоваться весами, имеющими коромысло с соотношением плеч 1 : 10. Впоследствии Колобов [113] описал динамометрические весы для исследований полимеров при растяжении в аналогичном режиме.
Для измерения деформации полимеров под действием постоянной нагрузки были предложены различные приборы. Деформацию при растяжении чрезвычайно просто измерял Шапиро [115]: нижний конец полоски исследуемого образца фиксировался, тогда как верхний, с прикрепленным к нему указателем, был связан с помощью нити, переброшенной через блок, с растягивающим грузом (рис. III. 15). Растяжение наблюдали по положению указателя относительно шкалы термометра, измеряющего температуру среды, в которой находится образец.
Подобным образом действует и деформометр Малинского и Слонимского [116], в котором отсчет деформации производится по специальной шкале (рис. III.16). Прибор может быть настроен с помощью сменных деталей на различные виды деформации. Предназначенный первоначально для изотермических измерений он успешно использовался и в политермическом режиме ТMA [117]. В аналогичном приборе Брагинского и Сталевича [14] отсчет деформации растяжения проводится с помощью микрометра с контактной сигнализацией.
Сидорович, Ващенко и Кувшинский [91] в своих работах использовали установку, в которой полоски полимера подвергались растяжению в воздушном термостате с надежной терморегуляцией К нижнему их концу подвешивался деформирующий груз и указатель; деформацию (до 30%) измеряли с помощью катетометра В другой установке образец помещался горизонтально, а удлинение его фиксировалось с помощью электронного потенциометра [118]. Для этого нить, передающая деформирующее усилие к образцу, перебрасывалась через шкив, поворачивающий диск реохорда, напряжение с которого снимается на самописец. На этой установке удавалось измерять удлинения до 100% при равномерном нагреве образца.
Розенталь, Миняйло и Сучкова [119] при исследовании растяжения полосок, вырезанных из тонких пленок, использовали метод фотографирования шкалы наряду с визуальным отсчетом по катетометру. Для измерения малых удлинений волокон Петухов и Кондратов [120] применили микроскоп. Стивенс и Айви [92] следили за удлинением с помощью дифференциального трансформатора, сердечник которого связан с растягиваемым образцом.
Для получения ТМА-кривых методом сжатия или пенетрации при постоянном нагружении в ряде лабораторий были приспособлены некоторые из существовавших приборов. Так, использовались пенетрометры и консистометры (рис. III. 17), приборы Канавца [122] (рис. III.18) и Марея [123] (рис. III.19) со стрелочными индикаторными микрометрами, предназначавшиеся, по существу, для определения лишь температур стеклования и текучести
Представляется интересным макет установки Регирера и Ка
лантаровой [18] с самопишущим индикатором как первая попытка создания прибора для автоматической регистрации ТМА-кривых в режиме постоянного либо периодического нагружения. На приборе Смушковича с сотр. ПТП-1, предназначенном для испытания пластмасс на теплостойкость при пенетрации [124], а также предусмотрена запись кривых ТМА. Прибор имеет следящее контакное устройство, механически связанное с пером, оставляющим следна равномерно движущейся бумаге.
Аппаратура, разработанная Цетлиным с сотр. [125], дает возможность проведения исследований как при растяжении,так и при пенетрации (рис. III. 20). Собственный вес частей установки, передающих усилие на образец, скомпенсирован коромыслом с противовесом, что позволяет работать с различными нагрузками в том числе очень малыми. Деформация отмечается визуально с помощью зеркальца. В дальнейшем на основе этой аппаратуры была разработана автоматическая регистрирующая установка [126]. Запись деформации в ней осуществляется посредством реостатного датчика, сопротивление которого изменяется пропорционально смещению коромысла. Одновременно с деформацией на многоточечном потенциометре записывается температура; есть возможность для регистрации также дифференциально-термической кривой (ДТА).
В Центральном конструкторском бюро уникального приборостроения Академии наук СССР разработан ряд установок для ТМА полимеров - ТМП-64, УИП-65 и УИН-70. Последняя разработка обеспечивает автоматическое измерение и регистрацию деформаций, возникающих при одноосном сжатии исследуемого образца полимера под действием различных фиксированных нагрузок и — с помощью одной и той же измерительной системы — дилатометрических измерений при минимальных мерительных усилиях. Камера-держатель образца и шток со сменным наконечником — пуансоном — изготовлены из кварца. Основным чувствительным элементом измерительной системы является дифференциальный емкостный датчик. Обеспечивается линейный нагрев (или охлаждение) образца со скоростями от 0,6 до 20 град/мин в пределах от —150 до 400° С, имеется возможность термостатирования. Термомеханическая или дилатометрическая и температурная кривые регистрируются на диаграммной ленте многоточечного потенциометра; предусмотрено использование также двух-координатного самописца. Внешний вид установки показан на рис. III.21 *.
Захаров и Кувшинский [127] для записи на электронном потенциометре деформации при постоянном нагружении применили датчики-индикаторы с вмонтированной реостатной схемой. Семенов, Рыжов и Кравцов [275] описали регистрирующую установку с применением многоточечного потенциометра и тензодатчиков, позволяющую получать ТМА-кривые при постоянном либо периодическом нагружении методом растяжения или пенетрации.
Получение ТМА-кривых и ДИН предусмотрено в универсальном приборе Павлова и Стадниковой для механических испытаний полимерных материалов [127а]. В качестве датчика деформации использован проволочный реохорд; для регистрации усилий применен тензометрический мост. Имеется схема автоматического регулирования усилия или деформации, работающая в следящем режиме. Величины усилий, деформации и температуры регистрируются как функция времени на автоматических потенциометрах типа КСП-4.
* Авторы разработки — И. М. Отченашенко, Л. П. Ульянов, В. М. Неймарк, Б. В. Машинцев, Н. К. Ермилов,
В установках, разработанных Регетой с сотр. [102] и Френкелем с сотр., типа ПДП-1 [128] используется дифференциально-трансформаторный индукционный датчик, а в установке Герасимова с сотр.— емкостный [129]. В последней из названных установок регистрация ведется на двухкоординатном потенциометре, что представляет значительные удобства. Запись ТМА-кривых на двухкоординатном потенциометре осуществляется и в установке Сидоровича, Раглиса и Кувшинского (рис. III.22) со следящей схемой на основе емкостного датчика [104]. Следящая схема с использованием дифференциального трансформатора положена в основу установок для ТМА (методом растяжения), разработанных Рудаковым и Семеновым [98], а также Сметкиным с cотр. [103]. Для регистрации ТМА-кривых пригоден в принципе прибор Гойхмана и Книгина [130], представляющий собой пенетрометр с индукционным датчиком трансформаторного типа, запись показаний которого ведется на самописце ДСР-01.
Для проведения комбинированного анализа Кулешов и Кузнецов предложили установку, в термическом блоке которой располагаются одновременно образец для ТМА и такой же образец и эталон для ДТА. Запись кривых осуществляется на фоторегистрирующем пирометре Курнакова с использованием трансформаторного индукционного датчика деформации [131].
Разработаны установки с применением сельсинов в качестве индукционных датчиков. Установка Фоменко и Наймарка [132] предназначена для ТМА в режимах растяжения и пенетрации. В другой разработке тех же авторов совместно с Ольховиковым [133], как и в установке Рудакова и Семенова [98], возможно исследование волокон и пленок в двух режимах: при постоянной нагрузке и при постоянной длине образца. На том же принципе основана и установка Бекичева [134] для ТМА пленок в режиме одноосного растяжения.
Разработаны также приборы и приспособления, предназначенные специально для исследования термомеханических свойств тех или иных специфических объектов или же в специфических условиях. Так, можно упомянуть установку, использованную для исследования пленок ацетилцеллюлозы при изгибе [135], установки для испытания пенопластов [136], студней [137], изоляции, нанесенной на электротехнические провода [138], приспособление для определения температуры текучести пленок [139]; конечно, для построения ТМА-кривых эти устройства не предназначены. Зеленев и Карданов [140] описали прибор для ТМА в контролируемой атмосфере или под вакуумом до 10~3 мм рт. ст.: все его основные части находятся под стеклянным колпаком. За деформацией следят визуально с помощью зеркальца, причем падающий и отраженный лучи проходят через колпак.
Буслаев и Островский с сотр. [141] приспособили для целей ТМА дериватограф MOM (Венгрия), предназначенный для дифференциально-термического и термогравиметрического анализов [142]. Для этого в печном пространстве прибора поместили гирьку с иглой таким образом, что она давит на образец, находящийся в специальном тигельке на одном из плеч коромысла весов. Наблюдали отклонение коромысла, происходящее вследствие пенетрации. Прибор позволяет получать ??А-кривые также в дифференциальной форме. Напомним, что в дериватографе для этого используется катушка, перемещающаяся в поле постоянного магнита при движении коромысла; возникающая в катушке э.д.с. индукции фиксируется гальванометром. В дериватографе используется метод фотографической регистрации кривых. (В последнее время фирма MOM выпускает также самописцы к дериватографу, в которых запись осуществляется на диаграммной ленте.)
Несколько моделей регистрирующих пенетрометров или линейных дилатометров описано в зарубежной литературе. Отметим, что приборы такого типа включены в комплекты термографических установок, выпускаемые различными фирмами, например Du-Pont-942 (Дюпон), TMS-1 (Перкин-Эльмер), ТМА (Ригаку), L-77 (Линсаис). Во всех этих приборах датчиком деформации служит переменный дифференциальный трансформатор с линейной характеристикой. Термомеханический анализатор TMS-1 (рис. (III.23) имеет устройство для программного нагрева и охлаждения, рабочими органами его являются кварцевая пробирка для 'образца и сменные пуансоны различных диаметров также из кварца — материала с весьма малым коэффициентом теплового расширения. Устройство аналитической стойки прибора показано на рис. III.24. Вес пуансона и других деталей силовой части уравновешивается с помощью поплавка.
В приборе ТМА фирмы Ригаку (рис. III.25) такое уравновешивание обеспечивается с помощью противовеса. Прибор легко перестраивается на один из трех режимов деформации: растяжения, сжатия или пенетрации. Имеется возможность получения дифференциальных кривых методом сжатия двух образцов. В других упомянутых здесь приборах иностранных фирм предусмотрена запись наряду с обычными ТМА-кривыми также производных кривых (ДТМА). Применяя усилия, близкие к нулю, можно записывать дилатометрические кривые, а усилия «отрицательные» — проводить ТМА в режиме растяжения. Обладая высокой чувствительностью, названные приборы не отличаются достаточной определенностью реологических условий эксперимента; размеры и форма образцов строго не регламентируются.
В Институте органической и физической химии имени А. Е. Арбузова Казанского филиала АН СССР разработана и изготовлена аппаратура, позволяющая получать ТМА-кривые в строго воспроизводимых условиях. Первая установка была введена в действие в 1959 г., в последующие годы изготовлено еще несколько экземпляров с усовершенствованием конструкции [99, 144].
В основу разработки были положены следующие требования: 1) малые размеры образца, обеспечивающие в нем равномерность температурного поля в ходе нагревания; 2) линейный нагрев с заданными скоростями в интервале температур порядка от —120 до +500°; 3) создание при необходимости инертной атмосферы; 4) запись на диаграммной бумаге, обеспечивающая точность измерения деформации при пенетрации не ниже 1% и температуры 1—2° С; 5) возможность регистрации как положительных деформаций (сжатие), так и «отрицательных» (вспучивание); 0) возможность термостатирования при любой температуре в интервале измерений; 7) непрерывное действие груза, величина которого может быть избрана в широком диапазоне.
В дальнейшем были выдвинуты дополнительные требования: 1) запись ТМА-кривых в режиме импульсного нагружения с программным чередованием во времени двух различных грузов; 2) возможность регистрации кривых деформируемости в изотермическом режиме с разверткой по времени; 3) минимальный простой установки между опытами и некоторые другие.
Соответственно сформулированным требованиям с учетом ранних разработок в этой области (см. выше) была создана установка — автоматическое электромеханическое устройство, вычерчивающее готовую ТМА-кривую на диаграммной бумаге в координатах деформация (пенетрация) - температура непосредственно в ходе опыта. Оказалось возможным приспособить установку также для исследования пленочных материалов при растяжении [145]. Тот же механизм и принцип регистрации были использованы в дальнейшем для автоматической записи процесса набухания полимеров [146].
Конструкция установки для ТМА представлена двумя основными вариантами. В первом за деформацией следит контактный датчик, который с помощью системы электронных реле прерывисто включает лентопротяжный механизм самопишущего потенциометра ЭПП-09 соразмерно с ходом внедрения пуансона в образец [144J. Связанную с пуансоном контактную иглу догоняет винтовой микрометр, приводимый в движение от того же механизма с помощью карданного валика и конической зубчатой передачи. Быстродействие такого устройства не всегда достаточно, чтобы следить за деформацией при импульсном нагружении.
Во втором варианте, заслуживающем предпочтения, применяется двухкоординатный потенциометр ПДС-021 (либо другого типа) и пропорциональный индукционный датчик деформации [110] или датчик дифференциально-трансформаторного типа [147]. По одной из координат потенциометра записывается температура, по другой — деформация. Здесь скорость слежения определяется только быстродействием измерительного устройства потенциометра. Датчиком температуры в обоих вариантах является термопара, помещаемая вблизи образца.
Мы не имеем возможности привести здесь подробные схемы и описания каждой из установок. Отличаясь друг от друга электрической схемой и конструкцией отдельных узлов и деталей, они почти не различаются по функциям основных частей и по процедуре получения ТМА-кривых. Блок-схема установки с индукционным датчиком приведена на рис. III.26.
Нагрев термического блока с образцом осуществляется по программе, задаваемой специальным задатчиком линейного нагрева. Тот же задатчик обеспечивает термостатирование при любой установленной температуре (схема его соответствует приведенной на рис. III.12). Инертная атмосфера создается пропусканием тока азота или иного газа с температурой, равной температуре блока. Имеется устройство для сигнализации нарушений установленного режима подачи газа.
Нагружение образца постоянное либо импульсное. В последнем случае автоматическое нагружательное устройство накладывает и снимает большую часть груза, действующего на образец.
Установки состоят из электрического блока и двух измерительных стоек. (Обычно на одной из них проводится измерение, другая же подготавливается к следующему опыту.) В электрическом блоке находятся самописец и все органы управления установкой. Блок настольный, измерительные стойки крепятся к капитальной стене. В одной из последних моделей прибор изготовлен в виде единого стенда; измерительные стойки прикреплены к его корпусу (рис. III.27).
На каждой из измерительных стоек укрепляется термический блок с сосудом Дьюара, измерительный механизм с датчиком деформации, а также механизм нагружения. Устройство термического блока показано на рис. III.28. В его массивном теле из алюминия сделан спиральный ход, пройдя который, инертный газ принимает температуру блока. Блок имеет полость для помещения нижней части измерительного механизма с образцом и рабочей термопарой (полость эта прикрывается крышкой) и отросток, погружаемый в сосуд Дьюара. Последний необходим при проведении ТМА от низких температур; при этом он заполняется жидким азотом. Кроме того, сосуд Дьюара защищает термический блок от тепловых потерь, а при высоких температурах также предохраняет экспериментатора от случайных ожогов при прикосновении к отростку.
Измерительный механизм в варианте с контактным датчиком представлен на рис. III.29. Пуансон и поддерживающие штанги изготавливаются из одного и того же материала (нержавеющая сталь или инвар), чтобы свести к минимуму влияние теплового расширения металла на измеряемую величину деформации. Кончик пуансона сточен на цилиндр диаметром 2,00 мм. Сменные чашечки для образца из нержавеющей стали делаются строго постоянных размеров. Высота их (не считая центровочной ножки) 3,0 мм, глубина полости 2,0 мм при диаметре 4,0 мм.
Перейти к варианту с индукционным датчиком совсем не трудно, если на месте контактной иглы подвесить сердечник, а вместо микрометра поместить катушку датчика. Однако более удобной и стабильной в работе (в частности, устойчивой к вибрациям) оказалась конструкция, в которой сердечник такого датчика не подвешивается к коромыслу, уравновешивающему пуансон, как показано и на рис. III.26, а является частью самого пуансона (рис. III.30),
За деформацией следит прибор с дифференциально-трансформаторной схемой типа ДС-1, имеющий линейную шкалу. Для получения готовой ТМА-кривой сразу на двухкоординатном потенциометре ПДС-021 прибор ДС-1, снабженный реохордом для дистанционной передачи показаний, работает, собственно, не как самописец, а лишь как преобразователь механических перемещений, дающий сигнал на координату деформаций (Y); на координату температур (X) подается сигнал от измерительной термопары.
Уже упоминалось о своеобразном двухкоординатном самописце, по одной из координат которого измерение выполняется по потенциометрической схеме (температура), а по другой — с помощью дифференциально-трансформаторной схемы (деформация). Такие самописцы были изготовлены комбинацией основных узлов приборов ЭПП-09 и ДС-1 (рис. III.31). Все устройство помещается в корпусе ЭПП-09, из которого удаляется его лентопротяжный механизм. Установка с самописцем такого типа показана на рис. III.32.
В установках используется набор грузов — специальных гирек массой от 10 г до 2 кг. Нагружательный механизм (рис. III.33) собран на основе реверсивного двигателя, который в опытах с импульсным нагружением приводит в движение вилку, опускающую и поднимающую гирьку. (Малый груз — обычно 20 г — в виде плоской шпульки с мягкой прокладкой на торце при этом остается на месте.) Команда иагружательному механизму задается от коммутаторного устройства (рис. III.34) по одной из установленных программ.
Из сказанного видно, что описываемые установки довольно хорошо приспособлены для проведения ТМА в различных режимах и рассчитаны на получение при этом максимально воспроизводимых и надежных результатов. В дальнейшем при изложении практических приемов выполнения анализа автор исходит, естественно, из опыта работы именно на этих установках. Приводимые детали устройства приборов призваны в достаточно полной мере описать аппаратуру, на которой получены многие из представленных в последующих главах результатов. Это отнюдь не означает, что, по мнению автора, именно эти конструкции представляются наиболее рациональными, хотя, по-видимому, некоторые из найденных технических решений являются удачными и заслуживают распространения. Разработки в области конструирования приборов для ТМА продолжаются, и это должно привести к накоплению положительных технических решений и создать основу для разумной стандартизации методики. Во всяком случае, следует признать, что примитивные устройства с визуальным отсчетом в практике ТМА себя изжили, подобно тому как они давно уже изжили себя в дифференциально-термическом анализе; теперь никто не станет строить термограммы по точкам. Более того, обращаясь к истории развития ДТА, можно отметить, что расцвет этой методики связан именно с использованием прогрессивных способов регистрации термических величин. Дальнейшее внедрение автоматической регистрирующей аппаратуры в ТМА приведет к повышению надежности, объективности и информативности анализа, к снижению его трудоемкости и в итоге будет способствовать распространению термомеханического метода в исследованиях полимеров.