מדידת חומר מיקרו תחת זרם באמצעות 1-2 מטוס זרימה קטן זווית ניוטרון פיזור

המטרה הכוללת של הליך זה היא להשתמש בחולות פיזור נויטרונים בזווית קטנה עם סביבת דגימת תאים שקופה כדי לחקור את המיקרו-מבנה של נוזלים מורכבים במישור שיפוע המהירות של המהירות. זה מושג על ידי הרכבה ראשונה של סביבת דגימת תאי גזירה אטומה היטב. השלב השני הוא לחבר את תא הגזירה לתושבת ההרכבה של התא הממוקם על הלוח האדום בשלב סביבת הדגימה של קו אלומת הנויטרונים.

לאחר מכן, הדגימה נטענת בזהירות לתא הגזירה כדי למנוע הכנסת בועות אוויר לנפח הניסוי, השלב האחרון הוא להפעיל את הניסוי תחילה על ידי הגדרת קצב הגזירה שבו הדגימה נגזזת באמצעות תוכנת בקרת מנוע. ושנית, להגדיר את ניסויי החולות הרצויים על פי נהלי החולות הסטנדרטיים. בסופו של דבר, סביבת הדגימה של תאי גזירה של חולות משמשת למדידת המיקרו-מבנה המרחבי-זמני של נוזל מורכב גזירה.

בדוגמה זו, אנו חוקרים את המיקרו-מבנה של תמיסת פעילי שטח עם חוסר יציבות זרימת פסים מוחלטת בכיוון שיפוע המהירות של שקוף. אני פול באטלר, ראש צוות מדעי המקרו-מולקולר והמיקרו-מבניים כאן במרכז NIST לחקר נויטרונים שמדגים את הניסוי. היום תהיה קייט קרנן, סטודנטית לתואר שני בקבוצתו של נורם וגנר באוניברסיטת דלאוור.

הדגמה חזותית של ניסוי זה היא קריטית מכיוון שישנם שלבים וטכניקות רבות הדרושות על מנת להרכיב את תא הגזירה ולטעון את הדגימה. לאחר שתא הגזירה מונח על קו האלומה, ניתן לחקור נוזלים מורכבים תחת זרימת גזירה באמצעות פיזור נויטרונים קטן. השלב הראשון לאחר ייצור החלקים הוא הרכבת התא השקוף.

התחל בניקוי הצלחת האמצעית, כולל טעינת דגימה והגדר מסלולי ברגים. זהה את החלק העליון של הצלחת המצוין בסימן ניקוד. עטפו בורג סט בסרט הברגה והשתמשו במפתח ברגים כדי להבריג אותו לחור בתחתית.

עטפו והכנסו את שני הברגים הנותרים לחור התחתון השני ולחור בצד. לאחר מכן, הניחו את טבעות ה- O הלבנות העגולות בחריצים משני צידי הצלחת. כעת התחל לעבוד על הצלחת הקדמית.

הכנס את התותב הטעון בקפיץ התקרה לצלחת כך שצד הקפיץ ייפתח לכיוון הדגימה. הנח את טבעות ה- O המרובעות הקטנות והגדולות לתוך חריצי הצלחת. השלם את העבודה על הצלחת הקדמית על ידי הנחת חלון הקוורץ על גבי טבעות ה- O המרובעות.

הכן את הצלחת האחורית באותו אופן כמו הצלחת הקדמית. בשלב זה, התחל להרכיב את הלוחות הקדמיים והאמצעיים על ידי הנחת הצלחת הקדמית על משטח ישר. כשקפיץ התותב פונה כלפי מעלה, יישר את הציון בחלק העליון של הלוחות האמצעיים והקדמיים והנח את הצלחת האמצעית על הצלחת הקדמית.

עכשיו עבדו עם הצלחת האחורית. קח את ציר השדרה והשתמש בכוח המופעל באופן שווה כדי להכניס אותו לצלחת האחורית. השדרה צריכה להילחץ למקומה ולהחזיק את חלון הקוורץ וטבעות ה-O המרובעות במקומם.

הנח את הצלחת האחורית בצד. השלב הבא הוא להעלות את מכלול הצלחת הקדמית והאמצעית על פלטפורמה עם מרווח מספיק מתחת למכלול. עבור הציר, יישר את הציון בחלק העליון של מכלול הצלחת הקדמית עם הציון במכלול הצלחת האחורית והכנס את החלק הארוך של ציר הציר לתוך מכלול הצלחת הקדמית.

התא יחליק יחד וילחץ כאשר הוא מורכב כהלכה. כעת הברג את המכלול יחד בתבנית צולבת באמצעות ארבעת ברגי מכסה ראש השקע עבור כל אחת מיציאות הגישה. עטפו סרט איטום חוט סביב החוטים והברגו אותו לחלק העליון של הצלחת האמצעית.

הדק בעזרת מפתח ברגים. הנח את מסכת הקדמיום בחריץ הקבלה המעובד בקדמת הצלחת הקדמית. לבסוף, השתמש במחברים המהירים כדי לחבר את צינור נוזל הקירור בין היציאות העליונות בלוחות הקדמיים והאחוריים.

המשיכו להתכונן לניסוי על ידי הובלת התא לקו האלומה כדי למקם את התא בקו האלומה. ראשית, כסו את חלון גלאי החול עם מגן הבטיחות, כאשר סביבת המדגם stage מוכן ומיושר כהלכה. זהה את תושבת ההרכבה של התא ואת מצמד הציר המחוברים לקו הבסיס.

ודא שברגי הסט של מצמד הפיר משוחררים. יישר את מצמד הפיר ואת ציר הציר כך שברגי הסט על המצמד יתברגו לתוך החלק השטוח של ציר הציר. החלק בזהירות את תא הגזירה אופקית לתוך תושבת ההרכבה של התא.

השתמש בשני ברגי מכסה ראש שקע כדי לחבר את מכלול תא הגזירה לתא. תושבת ההרכבה מהודקת היטב. ודא תמיד שתא הגזירה צמוד לתושבת ההרכבה של התא.

חבר את ציר הציר למכלול ההינע על ידי הידוק שני ברגי הסט במחבר הפיר. לאחר הרכבת התא, יישור וכיול, השלב הבא הוא טעינת הדגימה. ודא שזין העצירה נמצא במצב סגור.

טען מראש את הדגימה למזרק הברגה של 10 מיליליטר. ודא שהדגימה נקייה מבועות. הנח מזרק ריק ללא בוכנה על המחבר באמצע התא כדי לאסוף הצפה.

כשהכל מוכן, פתח את שני פקקי העצירה הזריק לאט את הדגימה עד שהיא מתחילה להיכנס למזרק הריק. לאחר שזה נעשה, כבה את בקרת המנוע כדי לאפשר הזזה ידנית של החגורה. הסט את הדגימה ביד כדי לסייע בהעברת בועות לחלק העליון של תא הגזירה.

הזרקו דגימה נוספת לפי הצורך כדי לדחוף את הבועות החוצה מפער תאי הגזירה. לאחר הסרת בועות האוויר, סגור את תא העצירה כדי לנעול את הדגימה בתא כדי לבצע ניסויים פשוטים ויציבים. הגדר את ניסויי פיזור הנויטרונים בזווית קטנה הרצויה.

הגדר את שיעור הריבית המוחלט בקובץ הבקרה המשויך לתוכנת בקרת המנוע. בחר את הכיוון השקוף של הדגימה במהלך הניסוי, הפעל את מנוע תאי הגזירה ואת ניסוי פיזור הנויטרונים. בדוק את ספירת הגלאי וצפה בדפוס הדו-ממדי של פיזור נויטרונים בזווית קטנה.

תוצאות מסוימות נרשמות כראוי במהלך הגזירה. מוצג כאן דפוס פיזור המתקבל בזרימה טהורה באמצעות התא השקוף. הדגימה שנחקרה היא תמיסת תאים דמוית תולעת ויסקו-אלסטית של טרימתיל אמוניום ברומיד עדין.

התמיסה מכילה חוט ארוך שזור כמו מולקולות אמפיפיליות בהרכבה עצמית כאשר הדגימה גזוזת מציגה דילול מוחלט. פתרונות אלה מראים גם את תחילתו של פס טהור כאשר שדה הזרימה מתפצל לשתי רצועות או יותר, כל אחת עם קצב עצום אופייני בגיאומטריית COE בשיעורי גזירה גבוהים מספיק. מדגם זה מציג שתי רצועות, אחת עם קצב גזירה גבוה מהצפוי ואחת עם קצב גזירה נמוך מהצפוי.

ניתן להשתמש במכשיר תא הגזירה החדש כדי לחקור את המצב המיקרו-מבני של חומר פעילי השטח כאשר נצפית רצועות גזירה. מדידות שיטתיות בפער הקוקט של מילימטר אחד מבוצעות באמצעות צמצם חריץ של 0.1 מילימטר בקצבים שונים. טבעות העוצמה הן שיאי מתאם עקב אינטראקציות מקטע מקטע, ואיזוטרופיה בטבעת מצביעה על יישור זרימה סגמנטלי עם יישור גבוה האופייני לפאזה פנאומטית.

הבדל משמעותי בפיזור אנטי איזוטרופיה נצפה בין מיקומים ברצועות הגזירה הנמוכה והגזירה הגבוהה. טכניקה זו סוללת את הדרך לחוקרים ברדיולוגיה, חומרים רכים ותרמודינמיקה לא שיווי משקל על מנת לחקור חומרים חכמים ויחסי תכונות המבנה של נוזלים מורכבים.