Реометр TA Instruments AR2000ex

Реометр AR2000ex в настоящий момент является наиболее покупаемым реометром в мире. Благодаря широкому диапазону вращающего момента, превосходному разрешению по деформации, широкому диапазону частот и удобству интерфейса данный прибор предельно гибок и подходит для широкого круга задач включая жидкости с низкой вязкостью, расплавы полимеров, твердые и термореактивниые материалы.

В отличие от других ротационных реометров в AR2000ex встроен уникальный тройной воздушный подшипник. Он состоит из одного поддерживающего и двух радиальных подшипников из пористого углерода. Такая конструкция дает максимальную аксиальную и радиальную твердость измерительной системы, что позволяет работать с материалами с высокой твердостью, сохраняя при этом низкий и воспроизводимый уровень остаточного крутящего момента.

Встроенный в прибор низкоинерционный оптический кодер высокого разрешения используется для точного измерения и контроля углового смещения (деформации). Результатом является возможность работы с очень малыми деформациями, что расширяет диапазон задач в область изучения слабых структур и дисперсий.

Мотор прибора позволяет прикладывать крутящий момент в диапазоне шести порядков, сохраняя при этом очень низкую инерцию. Это объясняется специальной конструкцией мотора включающей в себя охлаждение и бесконтактный двигатель. В результате прибор может работать в режимах с контролируемой нагрузкой, контролируемой скоростью, пошаговым изменением деформации или осцилляционном (с контролем деформации или нагрузки).

Для удобства пользователя реометр AR2000ex использует системы охлаждения, которые определяются прибором автоматически по технологии SmartSwap. При перестановке системы охлаждения реометр считывает данные и передает их в программное обеспечение. В результате оператору при переключении не только не требуется вводить в систему какие-либо данные о подключенной системе охлаждения, но уменьшает время пеключения до 1-2 минут, после чего прибор готов к работе в новой конфигурации.

Интересной особенностью прибора является активный контроль температуры, который применен в плоскости с электрическим подогревом (EHP), плоскости с верхним подогревом (UHP) и системе для тестирования асфальта (DAS). 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

Системы контроля температуры и приставки

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 не требует дополнительного жидкостного циркулятора так как использует систему контроля температуры на элементах Пельтье. Температурный диапазон от -20°С до 150°С со скоростями нагрева до 15°С/мин.

Столик Пельтье представляет собой вариант системы контроля температуры с диапазоном от -40°С до 200°С и максимальной скоростью нагревания 20°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. Ловушка для растворителя может дополнять при необходимости измерительную систему. В этом варианте (для того, чтобы предотвратить высыхание образца в процессе эксперимента) образец полностью изолирован от окружающей атмосферы за счет жидкостного затвора.

Плоскость с верхним подогревом (UHP) разработана для приборов AR-G2 и AR2000ex позволяет контролировать температуру верхней плоскости (ротора) и работать в закрытой ячейке с контролируемой атмосферой. Система разработана для оптимизации контроля температуры в системе плоскость-плоскость и уменьшения времени установки термического равновесия. Автоматическая калибровка по тепловому потоку позволяет достигать температурных градиентов менее 0.1°С. Таким образом система поддерживает одинаковую температуру при нагревании образца до 150°С со скоростями до 15°С/мин. Система включает патентованный активный контроль температуры. Для быстрого охлаждения могут применяться внешний жидкостной циркулятор или новая система "вортекс".

Сухая система для асфальта представляет собой комбинацию из плоскости с верхним подогревом и уникального нижнего столика Пельтье со специальной насечкой. Система полностью отвечает требованиям тестов SHRP, ASTM и AASHTO. Автоматическая калибровка по тепловому потоку позволяет достигать температурных градиентов менее 0.1°С. Система включает плоскости диаметром 8 и 25 мм, ограничители для образца и устройство для удаления образца с краев. Система включает патентованный активный контроль температуры. Для быстрого охлаждения могут применяться внешний жидкостной циркулятор или новая система "вортекс".

Кроме "сухой" имеется и традиционная жидкостная баня для исследования асфальта - в этом случае контроль температуры исследуемого образца поддерживается током жидкости.

Печь ETC использует концепцию контролируемой конвекции/излучения для нагревания образца и контроля температуры. Ее как правило используют при исследовании полимеров в конфигурациях конус-плоскость, плоскость-плоскость, сменные пластины или с зажимом для твердых прямоугольных образцов. Печь работает в температурном диапазоне от -160°С до 600°С со скоростями нагревания до 60°С/мин. Для работы при температурах ниже комнатной требуется подключение к резервуару с жидким азотом. 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.

Плоскости с электрическим подогревом EHP специально разработаны для активного нагревания/охлаждения при работе с конфигурациями плоскость-плоскость и конус-плоскость. EHP идеально подходит для реологических исследований расплавов полимерных материалов до 400°С. Кроме того система включает в себя изоляцию образца от внешних условий, подогреваемый обдув газом (обычно инертным), и интегрированное охлаждение до низких температур. Система включает патентованный активный контроль температуры.

Ячейка высокого давления это специальная приставка для использования совместно с системой концентрических цилиндров на элементах Пелтье. Она представляет собой закрытый сосуд который может находиться под давлением до 140 бар (2000 PSI) при температурах от -10°С до 150°С. Цилиндр внутри сосуда приводится в движение мощным магнитным двигателем с подшипником низкого трения. Ячейка идеально подходит для реологических исследований жидкостей летучих при атмосферном давлении.

Ячейка для изучения крахмала представляет собой мощное средство для реологического изучения процесса желатинизации крахмала при приготовлении конечных продуктов. Точный контроль температуры внутри камеры со скоростями до 30°С/мин специально разработан для уменьшения потери воды в процессе запекания.

Приставки для облучения образца ультрафиолетом. В данный момент имеется два варианта приставки для облучения образца и изучения реакций, инициируемых светом для реометров AR-G2 и AR2000ex. Одна из них использует световод и отражающее зекало для облучения образца. Источником излучения является ртутная лампа высокого давления. Кроме того может использоваться источник Exfo Omnicure S2000 с диапазоном 320-500 нм.

Вторая приставка использует собственный источник для облучения образца УФ-светом с очень узким диапазоном частот. Длина волны света составляет 365 нм. Обе приставки используют сменные 20 мм кварцевые плоскости, внешний радиометр/дозиметр, УФ-экран и крышку для продува образца азотом для работы при нормальных условиях. Дополнительный температурный контроль до 150 °C достигается приобретением плоскостей с электрическим подогревом (EHP).

Приставка для изучения рассеяния света на малых углах. Приставка для изучения рассеяния света на малых углах в процессе реологического эксперимента совмещает точный контроль температуры с помощью столика Пельтье, регистрацию сигналов реометра и одновременную регистрацию рассеяния. Диапазон углов от 6° до 26.8°, диапазон вектора рассеяния (q) от 1.38 мкм-1 до 6.11 мкм-1 и диапазон длины от 1 мкм до 4.6 мкм.