Реометр ARES-G2 представляет собой ротационный реометр построенный с использованием уникальной технологии разделения нагружающего и измерительного элементов. В настоящее время ARES-G2 остается единственным коммерчески доступным прибором способным измерять напряжение (силу) независимо от приложенной к образцу деформации. В реометре ARES-G2 реализован линейный ДМА-режим, методы ортогональной суперпозиции OSP и двумерной осцилляции с малой амплитудой (2D-SALS).
В отличие от приборов предыдущего поколения этой серии, ARES-G2 способен работать как в режиме контролируемой деформации, так и в режиме контролируемой нагрузки. Вторым отличием прибора является то, что блоки питания и электроника вынесены в отдельный модуль для того, чтобы не наводить шумы на измерительную станцию. Тоже самое сделано с блоком питания дополнительной печи принудительной конвекции (FCO). Полной модификации подверглись и преобразователь измерения силы (Force Rebalance Transducer - FRT), воздушный подшипник и нагружающий линейный мотор. Одновременно в прибор были встроены наработки и технологии облегчающие жизнь пользователю и существенно увеличивающие гибкость конфигурации реометра. Сюда прежде всего следует отнести технологию распознавания и переключения приставок и систем контроля температуры SmartSwap®, специальные рельсы для приставок, позволяющие поворот на 180 градусов.
Тест-станция ARES-G2 изготовлена из материалов обеспечивающих оптимальную жесткость и виброустойчивость, что особенно важно при работе в осцилляционном режиме с высокими частотами. Кроме того разработчики позаботились о точности позиционирования насадок, для сведения к минимуму необходимости юстировки при замене и стабильности размера всех частей измерительной системы в широком температурном диапазоне. Позиционирование головки реометра с измерительным элементом контролируется оптическим кодером с точностью 0.1 мкм, что обеспечивает точную и воспроизводимую установку зазора.
На передней панели прибора смонтирован цветной сенсорный дисплей функциями которого является отображение ряда текущих параметров прибора и управление такими функциями как установка температуры, зазора, загрузка образца, что позволяет экспериментатору не отвлекаться на перемещение от прибора к управляющему компьютеру и обратно и визуально контролировать процесс.
В ARES-G2 встроен пятиканальный интерфейс для быстрой регистрации данных. Интерфейс позволяет регистрировать одновременно угловое смещение, крутящий момент и нормальную силу в любых экспериментальных режимах. В режиме осцилляции этот интерфейс особенно полезен, так как позволяет одновременно регистрировать величину и фазу измеряемых сигналов с высокой точностью вплоть до 10 гармоники.
Еще одной интересной особенностью прибора является активный контроль температуры. Прибор использует патентованную технологию бесконтактных температурных сенсоров для постоянного контроля температур нижней и верхней насадок. Подобный контроль позволяет более точно проводить тесты с малыми амплитудами колебаний. Температурный контроль проводится непосредственно на тестирующих поверхностях, т.е. на поверхности соприкосновения образца и насадки без какого-либо влияния на образец.
Технические характеристики
Тест-станция
Минимальный крутящий момент в осцилляции
0.05 мкН м
Минимальный крутящий момент в постоянном вращении
0.1 мкН м
Максимальный крутящий момент
200 мН м
Разрешение по крутящему моменту
1 нН м
Диапазон нормальной/аксиальной силы
от 0.001 до 20 Н
Мотор
беcщеточный, постоянного тока
Подшипник мотора
воздушный
Разрешение по деформации
0.04 мкрад
Минимальное угловое смещение в осцилляции
1 мкрад
Максимальное угловое смещение в постоянном вращении
не ограничено
Диапазон угловых скоростей
от 1·10-6 до 300 рад/с
Диапазон угловых частот
от 1·10-7 до 628 рад/с
Шаговое изменение скорости
не более 5 мс
Шаговое изменение деформации
не более 10 мс
Контроль температуры
Технология SmartSwap
встроенная
Камера видеорегистрации поведения образца (в FCO)
дополнительно
Печь принудительной конвекции (FCO)
от -150°С до 600°С
Столик Пельтье
от -40°С до 180°С
Жидкостная баня
от -10°С до 150°С
Режим ДМА
Минимальная нагрузка в режиме осцилляции
0,001 Н
Максимальное усилие
20 Н
Минимальное смещение в режиме осцилляции
0,5 мкм
Максимальное смещение в режиме осцилляции
50 мкм
Разрешение по смещению
10 нм
Аксиальная частота
от 1·10-5 Гц до 10 Гц
Системы контроля температуры и приставки
Печь принудительной конвекции (FCO) это дополнительная печь использующая циркуляцию воздуха/N2 для максимальной температурной стабильности, быстрого нагревания и охлаждения и простоты использования в диапазоне температур от -150°С до 600°С. Максимальная скорость контролируемого нагревания 60°С/мин.
Дополнительная приставка с жидким азотом обеспечивает охлаждение до -150°С. Печь FCO используется в основном при исследовании расплавов полимеров и твердых образцов. Высокая температурная стабильность обеспечивается двумя тепловыми пушками создающими противоток газовой среды в цилиндрической камере печи и тремя платиновыми термометрами в низу, середине и верху печи.
Печь устанавливается на стандартные рельсы для приставок, позволяющие крепить ее как справа, так и слева тест-станции ARES-G2 и имеет термостойкое окошко и подсветку для наблюдения за поведением образца в процессе эксперимента. Кроме того в печи может быт установлена камера с удаленным фокусированием и подсветкой. Используя программное обеспечение можно фиксировать внешний вид образца в каждой точке зарегистрированной кривой. Такой вариант очень удобен для валидации данных.
Печь принудительной конвекции может использовать параллельные плоскости, конус-плоскость, сменные плоские насадки, зажим для тестирования твердых прямоугольных образцов и зажим для измерения вязкости на удлинение (EVF).
Столик Пельтье представляет собой вариант системы контроля температуры с диапазоном от -40°С до 180°С и максимальной скоростью нагревания 30°С/мин. Точность установки температуры в данном случае равна ±0.1°С. Платиновый термометр располагается в центре нижней части и обеспечивает точный контроль и измерение температуры образца. Это наиболее часто используемое устройство контроля температуры при исследовании структурированных жидкостей в конфигурации конус-плоскость или плоскость-плоскость.
Открытая конструкция позволяет легко загружать образец и легко очищать поверхность между экспериментами. Новая ловушка для растворителя и крышка для обдува может дополнять при необходимости измерительную систему. В варианте ловушки для растворителя (для того, чтобы предотвратить высыхание образца в процессе эксперимента) образец полностью изолирован от окружающей атмосферы за счет жидкостного затвора наверху (со стороны преобразователя) и постоянного затвора снизу (со стороны мотора). Кроме того снизу может также быть размещено кольцо с растворителем, это позволяет испарением растворителя достигать насыщенной атмосферы внутри камеры.
В порты для продува можно подавать газы.
Циркуляционная жидкостная баня может использоваться с конфигурациями конус-плоскость, плоскость-плоскость и концентрические цилиндры. Концентрические цилиндры наиболее актуальны при исследовании жидкостей с низкой вязкостью, взвесей с ограниченной стабильностью и приложений в которых основным препятствием может быть испарение растворителя. Данный вариант требует дополнительного жидкостного циркулятора с контролем от компьютера для автоматической установки температуры. При использовании соответствующих жидкости и циркулятора температурный диапазон может достигать от -10°С до 150°С.
Модуль для оптического анализа OAM II может работать как в конфигурации плоскость-плоскость, так и в конфигурации концентрические цилиндры для жидкостей и расплавов. Оптический путь светового луча проходит сквозь образец в нормальном направлении и улавливается детектором для измерения дихроизма или пропускается через циркулярный поляризатор используется для измерения двойного лучепреломления. Применения подобного подхода включают измерение коэффициента оптического напряжения, разделение динамики компонентов полимерного сплава, анализ многодоменных структур в жидких кристаллах и реориентации внутренней структуры дисперсии (эмульсии или суспензии) при течении.
Приставка для облучения образца ультрафиолетом или видимым светом включает в себя верхнюю насадку с отражающим зеркалом и кварцевой плоскостью, нижнюю плоскость, крепеж для источника излучения и коллиматор, 5 мм волновод и внешний радиометр/дозиметр. В УФ-приставку также включена в качестве источника излучения ртутная УФ лампа высокого давления. Обе системы могут использоваться совместно со столиком Пельтье или циркуляционной жидкостной баней прибора ARES-G2. Для исследования покрытий которые невозможно удалить после реакции рекомендуется использовать сменные насадки плоскость-плоскость. Для быстросхватывающихся материалов используется быстрая регистрация данных позволяющая фиксировать до 500 точек в секунду.
Зажим для изучения вязкости при растяжении - это запатентованный зажим для работы с высоковязкими материалами, такими как расплавы полимеров, тесто, адгезионные композиции (напрмер, клеи). Зажим может использоваться совместно с печью принудительной конвекции FCO. Зажим состоит из неподвижного и подвижного барабана, который наматывает образец с постоянной скоростью деформации, измеряя при этом силу, возникающую в образце. Так как измерение крутящего момента производится независимо от приложения деформации никакой коррекции на трение не требуется. Максимальная температура эксперимента равна 350°С.
