1-2 Düzlem Flow-Küçük Açı Nötron Saçılma kullanma Malzeme Mikroyapı altında Akış Ölçme

Bu prosedürün genel amacı, makaslama hız gradyanı düzlemindeki karmaşık akışkanların mikro yapısını incelemek için, makaslama hücresi numune ortamı ile küçük açılı nötron saçılması yöntemini kullanmaktır. Bu işlem, öncelikle iyi mühürlenmiş bir makaslama hücresi numune ortamının kurulmasıyla gerçekleştirilir. İkinci adım ise, makaslama hücresinin nötron demet hattının numune ortamı aşamasındaki kırmızı levha üzerinde bulunan hücre montaj braketine sabitlenmesidir.

Ardından, deney hacmine hava kabarcıklarının girmesini önlemek amacıyla numune, makaslama hücresine dikkatlice yüklenir; son adım ise önce motor kontrol yazılımı kullanılarak numunenin makaslandığı makaslama hızı tanımlanarak, ardından da standart kum prosedürlerine uygun olarak istenen kum deneyleri kurularak deneyin yürütülmesidir. Nihayetinde, kum makaslama hücresi numune ortamı, makaslanan kompleks bir akışkanın uzay-zamansal mikro yapısını ölçmek için kullanılır.

Bu örnekte, kayma hız gradyanı yönündeki kayma bantlama akış kararsızlıklarına sahip bir sürfaktan çözeltisinin mikro yapısını inceliyoruz. Deneyi gerçekleştiren, NIST Nötron Araştırma Merkezi'ndeki Makromoleküler ve Mikro Yapısal Bilimler ekibinin lideri Paul Butler'ım. Bugün bana, Delaware Üniversitesi'nde Norm Wagner'in grubunda lisansüstü öğrencisi olan Kate Kernan eşlik edecek.

Kayma hücresini kurmak ve örneği yüklemek için birçok adım ve teknik gerekli olduğundan, bu deneyin görsel gösterimi kritik öneme sahiptir. Kayma hücresi ışın hattına yerleştirildikten sonra, küçük açılı nötron saçılması kullanılarak kompleks sıvılar kayma akışı altında incelenebilir. Parçaların hazırlanmasından sonraki ilk adım, kayma hücresini monte etmektir.

Örnek yükleme ve set vidası yolları da dahil olmak üzere orta plakayı temizleyerek başlayın. Plakanın üst kısmını, üzerinde bulunan işaretleme ile belirleyin. Bir set vidasını sızdırmazlık bandı ile sarın ve bir Allen anahtarı kullanarak vidayı alttaki bir deliğe vidalayın.

Kalan iki set vidasını diğer alt deliğe ve yandaki deliğe yerleştirip sıkıştırın. Ardından, yuvarlak beyaz O-ringleri plakanın her iki yanındaki kanallara yerleştirin. Şimdi ön plaka üzerindeki çalışmalara başlayın.

Tavan yaylı burcu, yaylı tarafı örneğe doğru açılacak şekilde plakaya yerleştirin. Küçük ve büyük kare çift sızdırmazlık O-ringlerini plakanın kanallarına yerleştirin. Kuvars pencereyi kare O-ringlerin üzerine yerleştirerek ön plaka üzerindeki çalışmayı tamamlayın.

Arka plakayı, ön plaka ile aynı şekilde hazırlayın. Bu aşamada, ön plakayı düz bir yüzeye yerleştirerek ön ve orta plakaların montajına başlayın. Burç yayı yukarı bakacak şekilde, orta ve ön plakaların üst kısmındaki işaretleri hizalayın ve orta plakayı ön plakanın üzerine yerleştirin.

Şimdi arka plaka ile çalışın. Mandrel milini alın ve eşit miktarda kuvvet uygulayarak arka plakaya yerleştirin. Mandrel, yerine oturduğunda bir klik sesi çıkarmalı ve kuvars pencere ile kare O-ringleri sabit tutmalıdır.

Arka plakayı kenara ayırın. Bir sonraki adım, ön ve orta plaka düzeneğini, altında yeterli boşluk olan bir platformun üzerine kaldırmaktır. Mandrel için, ön plaka düzeneğinin üstündeki çentiği arka plaka düzeneğindeki çentikle hizalayın ve mandrel şaftının uzun kısmını ön plaka düzeneğinin içine yerleştirin.

Hücre, doğru şekilde birleştirildiğinde birbirinin içine kayacak ve klik sesi çıkaracaktır. Şimdi, her bir erişim portu için dört adet soket başlı kaplı vidayı kullanarak düzeneği çapraz bir desenle vidalayın. Dişlerin etrafına sızdırmazlık bandı sarın ve orta plakanın üst kısmına vidalayın.

Bir anahtar yardımıyla sıkın. Kadmiyum maskesini, ön plakanın ön kısmında işlenmiş olan alma yuvasına yerleştirin. Son olarak, ön ve arka plakalardaki üst portlar arasındaki soğutucu hortumu çapraz olarak bağlamak için hızlı konnektörleri kullanın.

Hücreyi ışın hattına yerleştirmek için hücreyi ışın hattına taşıyarak deney hazırlıklarına devam edin. İlk olarak, örnek ortam tablası hazırlanmış ve uygun şekilde hizalanmışken, sands dedektör penceresini güvenlik kalkanı ile kapatın. Işın hattına takılı olan hücre montaj braketini ve şaft kaplinini tanımlayın.

Şaft kaplininin set vidalarının gevşetilmiş olduğundan emin olun. Şaft kaplini ve mandrel şaftını, kaplin üzerindeki set vidalarının mandrel şaftının düz kısmına vidalanacak şekilde hizalayın. Kayma hücresini dikkatlice yatay olarak hücre montaj braketine kaydırın.

Kayma hücresi düzeneğini hücreye sabitlemek için iki adet soket başlı kaplı vida kullanın. Montaj braketini güvenli bir şekilde sıkın. Kayma hücresinin, hücre montaj braketine her zaman tam olarak yaslandığından emin olun.

Şaft konnektöründeki iki set vidasını sıkarak mandrel şaftını sürücü düzeneğine bağlayın. Hücre monte edilip hizalandıktan ve kalibre edildikten sonraki adım numuneyi yüklemektir. Muslukların kapalı konumda olduğundan emin olun.

Numuneyi 10 mililitrelik vidalı bir şırıngaya önceden doldurun. Numunenin hava kabarcığı içermediğinden emin olun. Taşmaları toplamak için hücrenin ortasındaki konnektöre pistonu olmayan boş bir şırınga yerleştirin.

Her şey hazır olduğunda, her iki musluğu da yavaşça açın ve numuneyi boş şırıngaya girmeye başlayana kadar enjekte edin. Bu işlem tamamlandığında, kayışın manuel olarak hareket ettirilmesine izin vermek için motor kontrolünü kapatın. Kabarcıkların kayma hücresinin üst kısmına taşınmasına yardımcı olmak için numuneyi elinizle kaymaya tabi tutun.

Hava kabarcıklarını kayma hücresi boşluğundan dışarı itmek için gerektiği kadar ek numune enjekte edin. Hava kabarcıkları giderildikten sonra, basit ve sabit kayma deneylerini yürütmek için numuneyi hücreye hapsetmek amacıyla musluğu kapatın. İstenen küçük açılı nötron saçılım deneylerini kurun.

Motor kontrol yazılımıyla ilişkili kontrol dosyasında kayma hızını ayarlayın. Numunenin kayma yönünü seçin. Deney sırasında, kayma hücresi motorunu ve nötron saçılma deneyini başlatın. Dedektör sayımlarını kontrol edin ve küçük açılı nötron saçılması iki boyutlu desenini gözlemleyin.

Kayma işlemi sırasında belirli sonuçlar uygun şekilde kaydedilmektedir. Burada, kayma hücresi kullanılarak kayma akışı altında elde edilen bir saçılma deseni gösterilmektedir. İncelenen örnek, subtil trimetil amonyum bromürden oluşan viskoelastik solucan benzeri bir misel çözeltisidir.

Çözelti, uzun, birbirine dolanmış iplik benzeri kendi kendine organize olmuş amfifilik moleküller içerir; numuneye kayma uygulandığında kayma incelmesi sergiler. Bu çözeltiler ayrıca, yeterince yüksek kayma hızlarında, akış alanının COE geometrisinde her biri karakteristik bir kayma hızına sahip iki veya daha fazla banda ayrıldığı kayma bantlanmasının başlangıcını da gösterir. Bu numune, biri beklenenden daha yüksek ve diğeri beklenenden daha düşük kayma hızına sahip iki bant sergilemektedir.

Yeni makaslama hücresi cihazı, makaslama bantlanması gözlemlendiğinde sürfaktanın mikro yapısal durumunu incelemek için kullanılabilir. Bir milimetrelik coquet boşluğunda sistemli ölçümler, farklı makaslama hızlarında 0,1 milimetrelik bir yarık açıklığı kullanılarak gerçekleştirilir. Yoğunluk halkaları, segment-segment etkileşimlerinden kaynaklanan korelasyon pikleridir ve bir halkadaki izotropi, pnömatik faz için tipik olan yüksek hizalanmaya sahip segmental akış hizalanmasını gösterir.

Düşük kayma ve yüksek kayma bantlarındaki konumlar arasında saçılma anti-izotropisinde belirgin bir fark gözlemlenmektedir. Bu teknik; radyoloji, yumuşak maddeler ve dengedışı termodinamik alanındaki araştırmacıların akıllı malzemeleri ve kompleks akışkanların yapı-özellik ilişkilerini keşfetmelerinin önünü açmaktadır.