專利名稱：高聚物體系小分子物質遷移現象自動記錄干涉儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及化學材料研究領域，是可直接用于研究高分子聚合物體系的小分子物質遷移現象的實時動態檢測的儀器。具體就是一種高聚物體系小分子物質遷移現象自動記錄干涉儀。
背景技術：
研究高聚物體系小分子物質遷移現象有多種方法增重法、夾片法、干涉法等。其中干涉法是一種動態檢測遷移過程的方法，如圖1所示，可以通過液槽中不同液體對被測薄膜樣品的滲透，觀測期間樣品薄膜形成的干涉條紋的變化，可以得到遷移系數與濃度、遷移距離與濃度、體系增重量與時間等關系曲線。用于對高聚物體系小分子物質遷移現象進行微觀的科學的研究。這種干涉法直觀、快捷，優于增重法和夾片法。
在火炸藥學報V01.22，NO.1，1999以關大林等署名發表的《一種研究遷移現象的新方法一干涉法》中涉及到這種干涉法研究裝置。
如圖1所示的現有技術的干涉法研究裝置，光源1經過聚光鏡2成像于小孔光闌3上，小孔光闌3安置于準直鏡4的物方焦平面上，準直鏡4中出射平行光束，聚光鏡2、小孔光闌3、準直鏡4構成了平行光系統，平行光射入盛有小分子遷移溶液16的液槽5中，液槽5中有斐索多光束干涉系統。其中斐索多光束干涉系統由左干涉平板8和右干涉平板10組成，樣品薄膜9夾在其間，通過左夾板6、右夾板7以及上調節螺釘11和下調節螺釘12組成斐索多光束干涉系統夾持器。通過調節上調節螺釘11和下調節螺釘12的松緊，對干涉條紋進行調整，而要對干涉條紋同時進行寬度和走向的調整很難，這種夾持器只能進行干涉條紋的一維調節，無法完成兩維調節，也就是說只能實現對干涉條紋的寬度的調節，無法實現干涉條紋的走向調整。而且干涉條紋變化的記錄用照相機15拍攝，干涉條紋變化的監視用目視觀察顯微鏡14進行，肉眼單眼通過顯微鏡14監視條紋的變化，根據小分子物質在高聚物體系擴散情況決定拍攝的時刻，持續數十分鐘監視，肉眼十分疲勞，勞動強度很大。而且干涉條紋隨時間的變化過程用照相機拍攝記錄，拍攝曝光時間需約1秒鐘，條紋在曝光時間內有移動變化，就會引起誤差。在研究遷移現象拍攝過程中，按下照相機15快門的同時要記錄拍攝的時刻，誤差很大；而且必須要由兩個人操作，誤差也大；另外，一卷135膠片記錄數據少，底片沖洗以后才能看到條紋，干燥后才能進行條紋寬度的測量，效率很低，底片沖洗后再干燥，片基收縮，會使記錄的干涉條紋寬度產生誤差，影響測量精度。以上這些都是目前用照相機拍攝記錄干涉條紋用于研究高聚物體系小分子物質干涉現象的測量裝置的不足之處。
上述一文，詳細闡述了使用干涉法的原理，其中也使用了此種干涉儀并就此種干涉裝置的應用建立了相關的數學模型。但這種裝置在記錄和監視系統中采用了光學照相機、顯微鏡、半透半反鏡結合的機構。不僅通過單眼觀測易疲勞，不能長時間觀測，記錄的干涉條紋精度差，誤差大，而且不能隨機實時記錄小分子遷移過程中干涉條紋的動態狀態，記錄的信息量受膠卷長度的限制。另外上述干涉裝置斐索多光束干涉系統中的夾持器為一維調節夾持器，不能實現干涉條紋的兩維調節。
經我們自行對近10年的專利進行檢索，未發現有與本實用新型相同的設備或裝置，也未發現有相同技術的信息報道。
發明內容
本實用新型的目的是克服上述技術或儀器存在的缺點，提供一種對小分子物質在高聚物體系擴散情況可以通過計算機屏幕進行實時觀測和實時記錄的，可以實時測量干涉條紋的變化，測量精度高，信息量大；并且兩維夾持器可對干涉條紋的寬度、走向進行兩維調節；由一人就可操作的自動監測和記錄的高聚物體系小分子物質遷移現象記錄干涉儀。
下面對本實用新型的技術方案進行詳細說明本實用新型的高聚物體系小分子物質遷移現象自動記錄干涉儀，包括有光源1、平行光系統、液槽5以及置于液槽5內的溶液16和斐索多光束干涉系統、記錄監視裝置，光源1經過聚光鏡2成像于小孔光闌3上，小孔光闌3安置于準直鏡4的物方焦平面上，準直鏡4中出射平行光束，聚光鏡2、小孔光闌3、準直鏡4構成了平行光系統，平行光系統產生的平行光透過液槽5入射到斐索多光束干涉系統上，薄膜樣品9夾在左干涉平板8和右干涉平板10的反射膜鍍膜面之間，在薄膜樣品9附近形成等厚多光束干涉條紋，記錄監視裝置透過液槽5與斐索多光束干涉系統光路連接；斐索多光束干涉系統的夾持器由左夾板、右夾板和調節螺釘副構成，其特征在于所述的記錄監視裝置主要由顯微鏡物鏡28、CCD元件29、圖像采集卡30和計算機31構成，記錄監視裝置將等厚多光束干涉條紋通過顯微物鏡28成像在CCD元件29上，并在計算機31上顯示，CCD元件29、圖像采集卡30和計算機31依次進行電路連接；所述的斐索多光束干涉系統的夾持器為兩維調節夾持器。
本實用新型由于將光學、計算機以及CCD圖像處理技術有機結合使高聚物體系小分子物質遷移現象記錄干涉儀實現了自動化。本實用新型因不再有底片沖洗、兩人操作、膠片記錄數據等環節，其測量精度得到了提高。并對干涉儀的斐索多光束干涉系統的夾持器進行了簡單而巧妙的改進，使得夾持器可以進行兩維調節。
本實用新型的實現還在于高聚物體系小分子物質遷移現象自動記錄干涉儀中的斐索多光束干涉系統的兩維調節夾持器由兩個兩維調節夾板26、27和3對調節螺釘副構成，3對調節螺釘副的位置是一對調節螺釘副17、18安置在兩維調節左夾板26和兩維調節右夾板27的縱向中心線的上部，另兩對調節螺釘副的位置安置在兩個兩維調節夾板26、27的下部，對稱于縱向中心線。
現有技術只有兩個平面螺釘來固定、夾持并調節兩夾板，這只能進行干涉條紋寬度的調節，無法進行條紋走向的調節，而要使整個夾持裝置安置液槽中，使干涉條紋的走向與液槽內的溶液面平行，必須在液槽底部墊放適當高度的襯墊物使整個夾持器轉一個角度從而使條紋走向達到要求，很不方便。
本實用新型的實現還在于高聚物體系小分子物質遷移現象自動記錄干涉儀中的斐索多光束干涉系統的兩維調節夾持器的上調節螺釘副為球面螺釘17和球面螺母18，兩對下調節螺釘副中，一對為平面螺釘22和球面螺母20構成，另一對為球面螺釘21和球面螺母19，兩個兩維夾持板26、27上不僅設有連接孔而且在與球面螺釘副對應的位置上有球面形凹孔，即球面形凹孔與螺釘、螺母的球面表面相吻合。
在下調節螺釘副中一對為平面螺釘和球面螺母的設計是用于夾持器的定位，其余兩對調節螺釘副均為球面螺釘和球面螺母構成，用于實現兩維調節。
本實用新型對作為科學研究的一種儀器即高分子聚合物體系的小分子物質遷移現象的實時動態檢測的儀器進行了改進，用CCD元件、數字采集電路以及計算機有機地結合替代了原有的光學照相機和單目觀測的光學監視系統，使得直接通過計算機屏幕進行監視并可隨機實時地記錄干涉條紋，消除了目視的疲勞，大大減輕了勞動強度，提高了測量精度，減小了誤差，推進了利用干涉法進行高分子聚合物體系的小分子物質遷移現象的實時動態檢測的方法和儀器的進步。本實用新型還對斐索多光束干涉系統的調節夾持器進行了創新和改進，采用一上兩下三對螺釘副來固定和調節，其中上調節螺釘副為球面螺釘和球面螺母，兩對下調節螺釘副中，對為平面螺釘和球面螺母構成，另一對為球面螺釘和球面螺母，實現了夾持器的兩維調節功能。本實用新型解決了采用干涉法對小分子物質遷移現象的實時動態檢測監視疲勞和不能進行動態實時記錄以及夾持器不能進行兩維調節的問題。提供了一種測量精度高，信息量大；并且兩維夾持器可對干涉條紋的寬度、走向進行兩維調節；由一人就可操作、可實時進行動態監測和記錄的高聚物體系小分子物質遷移現象的自動記錄干涉儀。
圖1是已有技術研究遷移現象干涉法記錄儀的組成示意圖；圖2是本實用新型的組成示意圖；圖3是本實用新型兩維夾持器3對調節螺釘副的位置、結構示意圖；圖4是圖3的A-A向視圖，也是本實用新型兩維夾持器結構示意圖；圖5是圖3的B-B向視圖；也是本實用新型兩維夾持器兩對下調節螺釘副的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行詳細說明實施例1如圖2所示，高聚物體系小分子物質遷移現象自動記錄干涉儀，包括有光源1、平行光系統、液槽5以及置于液槽5內的溶液16和斐索多光束干涉系統、記錄監視裝置，光源采用單色光的鈉光源。鈉光源1經過聚光鏡2成像于小孔光闌3上，小孔光闌3安置于準直鏡4的物方焦平面上，準直鏡4中出射平行光束，聚光鏡2、小孔光闌3、準直鏡4構成了平行光系統，平行光系統產生的平行光透過液槽5入射到斐索多光束干涉系統上，液槽5為玻璃液槽，薄膜樣品9夾在左干涉平板8和右干涉平板10的鍍膜面之間，這些干涉平板用光學玻璃制成。這兩片左、右干涉平板8和10與樣品薄膜9相接觸的表面鍍有反射率為70％的反射膜，在薄膜樣品9附近形成等厚多光束干涉條紋25，記錄監視裝置透過玻璃液槽5與斐索多光束干涉系統光路連接；斐索多光束干涉系統的夾持器由兩維調節左夾板26、兩維調節右夾板27和調節螺釘副構成，其記錄監視裝置主要由顯微鏡物鏡28、CCD元件29、圖像采集卡30和計算機31構成，記錄監視裝置將等厚多光束干涉條紋25通過顯微物鏡28成像在CCD元件29上，并在計算機31上顯示，CCD元件29、圖像采集卡30和計算機31依次進行電路連接；所述的斐索多光束干涉系統的夾持器為兩維調節夾持器。溶液16為小分子遷移溶液，此例中為工業酒精；圖像采集卡30選用MeterII/standard，CCD元件29選用UNIQ USS-301。
本發明用顯微鏡和CCD接收技術并通過計算機顯示，代替現有技術中用照相機拍攝底片記錄的方法，使干涉條紋在計算機顯示。隨著遷移分子進入樣品薄膜9后，樣品薄膜9的密度即折射率發生變化，使干涉條紋25的寬度發生變化。利用CCD元件29將干涉條紋25寬度形狀由遷移分子進入樣品薄膜9隨時間變化的情況進行實時采集，并將采集到的干涉條紋圖像通過采集卡30與計算機31連接，再通過串行端控制程序進行圖像處理，就可以從干涉條紋25隨時間變化情況得出遷移進行情況。
實施例2高聚物體系小分子物質遷移現象自動記錄干涉儀的總體組成、結構以及連接關系同實施例1，液槽5為帶玻璃窗口的金屬液槽。
實施例3高聚物體系小分子物質遷移現象自動記錄干涉儀的總體組成、結構以及連接關系同實施例1。參見圖3，高聚物體系小分子物質遷移現象自動記錄干涉儀，其中斐索多光束干涉系統的兩維調節夾持器由兩個兩維調節夾板26、27和3對調節螺釘副構成，3對調節螺釘副的位置是一對調節螺釘副17、18，又見圖4，安置在兩維調節左夾板26和兩維調節右夾板27的縱向中心線的上部，另兩對調節螺釘副的位置安置在兩維調節左夾板26和兩維調節右夾板27的下部，并對稱于縱向中心線，見圖5。
在原有的干涉儀上進行測定時，由于現有技術的夾持器是一維的，左夾板6、右夾板7以及兩個平面螺釘11、12夾持兩干涉平板8和10，只能進行干涉條紋寬度的調節，無法進行條紋走向的調節，而要使整個夾持裝置安置玻璃液槽5中，使干涉條紋的走向與玻璃液槽5內的溶液16的液面平行，必須在液槽5底部墊放適當高度的襯墊物使整個夾持器轉一個角度從而使條紋走向達到要求，這樣不僅很不方便，操作也不規范。本實用新型用兩維調節夾持器代替原有的一維調節夾持器，利用兩對球面螺釘螺母和一對平面螺釘和球面螺母這樣3對螺釘副將兩平板玻璃內夾持樣品薄膜產生的干涉條紋25的寬度和條紋25走向進行調節，很容易使條紋25的寬度調節到要求寬度，并且條紋25走向與玻璃液槽內溶液面平行。
實施例4高聚物體系小分子物質遷移現象自動記錄干涉儀的總體組成、結構以及連接關系同實施例1。參見圖4，高聚物體系小分子物質遷移現象自動記錄干涉儀中斐索多光束干涉系統的兩維調節夾持器的上調節螺釘副為球面螺釘17和球面螺母18，兩對下調節螺釘副中，一對為平面螺釘22和球面螺母20構成，另一對為球面螺釘21和球面螺母19。兩維調節左夾板26和兩維調節右夾板27上不僅設有連接孔而且在與球面螺釘副對應的位置上有球面形凹孔，即球面形凹孔與螺釘、螺母的球面表面相吻合。
實施例5參見圖2，兩維調節左夾板26和兩維調節右夾板27夾持左干涉平板8和右干涉平板10。它們之間夾有樣品薄膜9。在兩維調節左夾板26和兩維調節右夾板27上分別有左凸臺23和右凸臺24托住左干涉平板8和右干涉平板10。適當擰緊平面螺釘22和球面螺母20以及球面調節螺釘21和球面螺母19，再逐步擰緊上調節螺釘的球面螺釘17和球面螺母18，此時可以在單色鈉光燈下觀察到干涉條紋25，但條紋的寬度和條紋的走向一般不合要求。就可以通過調節球面螺釘17和球面螺母18可以調節條紋寬度；通過調節球面調節螺釘21和球面螺母19可以調節條紋的走向，又見圖3、圖4、圖5。通過上述的調節可以使條紋25寬度達到每毫米兩條的要求寬度，并且使條紋25走向與兩維調節右夾板27的底面平行，從而保證夾持器放入玻璃液槽5后與溶液16的液面平行。
本實用新型的調整工作過程是光源1經過聚光鏡2成像于小孔光闌3上，小孔光闌3安置于準直鏡4的物方焦平面上，準直鏡4中出射平行光束，它射入盛有小分子遷移溶液16的液槽5中，液槽5中有斐索多光束干涉系統。斐索多光束干涉系統由左、右干涉平板8和10組成，其中夾有高聚物體系樣品薄膜9，這兩片左、右干涉平板8和10與樣品薄膜9相接觸的表面鍍有反射率為70％的反射膜，通過兩維調節左夾板26和兩維調節右夾板27上的螺釘17、18、19和螺母18、19、20，使干涉條紋寬度調節到約每毫米兩條干涉條紋，條紋走向與以后將要注入的溶液16的液面平行。準直物鏡4射入的平行光在斐索多光束干涉系統的左、右干涉平板8和10的反射膜鍍膜面之間形成干涉條紋25，這是斐索多光束等厚干涉條紋，有較好的銳度。干涉條紋25定位在樣品薄膜9表面附近，顯微鏡物鏡28將干涉條紋25成像在CCD元件29上，CCD元件29將干涉條紋25進行實時采集，并將采集到的圖像通過采集卡30與計算機31連接起來，經過圖像處理可以在計算機31熒光屏上觀察到干涉條紋。
上述調整完成后便可在玻璃液槽5中注入小分子物質溶液16，使溶液面略高于斐索多光束干涉系統中左干涉平板8和右干涉平板10的底部，但要使溶液面不觸及樣品薄膜9。因樣品薄膜9很薄，兩干涉平板玻璃8和10之間的間隙很小，液面會立即被吸上間隙，此時，溶液16與樣品薄膜9接觸，遷移過程開始，在計算機31熒光屏上可以觀察到整個遷移過程，即干涉條紋25寬度隨時間的變化，并根據需要由計算機31實時記錄干涉圖樣，直至樣品薄膜9被破壞。根據干涉25條紋寬度隨時間的變化情況可以動態檢測遷移過程。
權利要求1.一種高聚物體系小分子物質遷移現象自動記錄干涉儀，包括有光源(1)、平行光系統、液槽(5)以及置于液槽(5)內的溶液(16)和斐索多光束干涉系統、記錄監視裝置，光源(1)經過聚光鏡(2)成像于小孔光闌(3)上，小孔光闌(3)安置于準直鏡(4)的物方焦平面上，準直鏡(4)中出射平行光束，聚光鏡(2)、小孔光闌(3)、準直鏡(4)構成了平行光系統，平行光系統產生的平行光透過液槽(5)入射到斐索多光束干涉系統上，薄膜樣品(9)夾在左干涉平板(8)和右于涉平板(10)的反射膜鍍膜面之間，在薄膜樣品(9)附近形成等厚多光束干涉條紋(25)，記錄監視裝置透過液槽(5)與斐索多光束干涉系統光路連接；斐索多光束干涉系統的夾持器由左夾板、右夾板和調節螺釘副構成，其特征在于所述的記錄監視裝置主要由顯微鏡物鏡(28)、CCD元件(29)、圖像采集卡(30)和計算機(31)構成，記錄監視裝置將等厚多光束干涉條紋(25)通過顯微物鏡(28)成像在CCD元件(29)上，并在計算機(31)上顯示，CCD元件(29)、圖像采集卡(30)和計算機(31)依次進行電路連接；所述的斐索多光束干涉系統的夾持器為兩維調節夾持器。
2.根據權利要求1所述的高聚物體系小分子物質遷移現象自動記錄干涉儀，其特征在于斐索多光束干涉系統的兩維調節夾持器由兩個兩維調節夾板(26)、(27)和3對調節螺釘副構成，3對調節螺釘副的位置是一對調節螺釘副(17)、(18)安置在兩維調節左夾板(26)和兩維調節右夾板(27)的縱向中心線的上部，另兩對調節螺釘副的位置安置在兩個兩維調節夾板(26)、(27)的下部，并對稱于縱向中心線。
3.根據權利要求2所述的高聚物體系小分子物質遷移現象自動記錄于涉儀，其特征在于斐索多光束干涉系統的兩維調節夾持器的上調節螺釘副為球面螺釘(17)和球面螺母(18)，兩對下調節螺釘副中，一對為平面螺釘(22)和球面螺母(20)構成，另一對為球面螺釘(21)和球面螺母(19)，兩維調節左夾板(26)和兩維調節右夾板(27)上不僅設有連接孔而且在與球面螺釘副對應的位置上有球面形凹孔，即球面形凹孔與螺釘、螺母的球面表面相吻合。
專利摘要本實用新型是一種高聚物體系小分子物質遷移現象自動記錄干涉儀，用于研究高分子聚合物體系的小分子物質遷移現象的實時動態檢測。包括光源、平行光系統、液槽及置于液槽內的溶液和斐索多光束干涉系統和記錄監視裝置。用顯微物鏡、CCD元件、圖像采集卡以及計算機有機地結合替代了原有的目視光學監視系統。通過計算機屏幕監視整個遷移過程，并可隨機實時地記錄干涉條紋，消除了目視的疲勞，提高了測量精度，減少了誤差；采用一上兩下三對螺釘副來固定和調節左右兩維調節夾板，實現了夾持器對干涉條紋的寬度、走向的兩維調節。為科學研究和教學提供了一種有效、實用的高分子聚合物體系的小分子物質遷移現象的實時動態檢測儀器。
文檔編號G01N21/84GK2890895SQ20052007971
公開日2007年4月18日 申請日期2005年11月16日 優先權日2005年11月16日
發明者徐昌杰, 劉纏牢, 李黨娟, 吳慎將 申請人:西安工業大學