專利名稱：紅外快速晶體生長速度測定儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種紅外快速晶體生長速度測定儀，特別是用于測定熔點600℃以上的液態金屬或合金中的快速晶體生長速度。
目前國內外用于測定晶體生長速度只有兩種技術，一種是高速攝影法，另一種是雙紅外二極管法，高速攝影法的缺點很多，一是攝影速度一般在每秒10000張以下，因此時間分辨不能達1μS量級，從而不可能精確測定50m/s以上的快速枝晶生長速度；二是高速攝影機的快門觸發很難與再輝過程的起始點同步控制，攝影成功率較低；三是電影膠片的沖洗和此后的圖象分析過程復雜，必須專業人員協助處理；四是整個測定實驗過程復雜，必須2-3人合作進行，并且實驗成本非常昂貴，而雙紅外二級管法由于試樣尺寸較小，而試樣表面上兩個特定位置的距離需要根據光學系統的特征參數計算，誤差較大，二是這種方法只適用于懸浮無容器凝固，而不適用于其它深過冷方法，三是必須采用外部籽晶誘發質形核，測定過程較復雜，四是采用這種方法必須至少2人合作實驗，并且操作復雜，實驗效率低。
本實用新型的目的在于提供一種結構簡單，操作簡單且測量精度優于現有技術的特殊光學紅外快速晶體生長速度測定儀，本測定儀克服了現有的“高速攝影法”和“雙紅外二極管法”的各種缺陷本實有新型目的的達到是通過下述結構實現的。
本實用新型紅外快速晶體生長速度測定儀包括一個鏡筒6，置在鏡筒一端的透鏡片1，一個可沿鏡筒縱向移動的定位環5，定位環前端的定位板3上置有紅外二極管2。
所述鏡筒6的另一端或后端裝有螺帽4，與鏡筒6螺紋連接；所述鏡筒6前端裝有一定位套7和透鏡鑲嵌螺帽8，鏡筒6與透鏡鑲嵌螺帽8用螺紋連接，定位套7和透鏡鑲嵌螺帽8之間為靜配合，凸透鏡1嵌在前端的螺帽8內；所述的定位環5置于鏡筒6內，所述的紅外二極管2的管殼與定位板3用靜配合連接，紅外二極管2的光敏面與凸透鏡1的后焦面相對。
本實用新型的使用是通過透鏡1將影像反映到單一紅外線二級管2上，由瞬態放大器13對數據信息進行放大，最終在記錄儀14上得到需要的時間值后，用被測物體的尺寸除以時間，即可得到平均生長速度。
對本實用新型的結構及該裝置如何測定晶體生長速度的使用方法的上述說明，足以使本領域技術人員理解。與本實用新型配合使用的瞬態放大器及記錄儀均是市場上出售的現有產品。
下面結合一實施例對本實用新型進一步描述。
圖1是本實作新型測定儀的縱剖示圖；圖2是本實用新型測定儀與其它公知儀器配合使用，進行測定和計算的示意圖；圖1和圖2中，1是凸透鏡，2是單一紅外二級管(大光敏面紅外二極管)，3是紅外二極管定位板，4是后端螺帽，5是定位環，6是鏡筒，7是定位套，8是透鏡鑲嵌螺帽，9是紅外溫度計，10是石英玻璃分光鏡(45°)11是深過冷液態金屬試樣，12是紅外快速晶體生長速度測定儀，13是瞬態放大器，14是多通道瞬態記錄儀。在圖1所示的本實用新型的剖示圖中，透鏡鑲嵌螺帽8與定位套7之間為靜配合，從而將石英透鏡1牢固地鑲在螺帽8內，并保證良好定位精度，鏡筒6與透鏡鑲嵌螺帽8用螺紋連接，紅外二極管2的管殼與定位板3用靜配合連接，定位環5將紅外二極管定位板3固定在鏡筒6內，并保證紅外二極管的光敏面恰好位于透鏡1的后焦面上，后端螺帽4與鏡筒6靠螺紋連接，將定位環5固定在鏡筒6內，紅外二極管2的輸出信號由二根引線從后端螺帽4的尾孔中引出，透鏡1必須用石英玻璃制造，紅外二極管定位板3可用硬塑料制造，其它所有零部件均用黃銅制造。
使用時，如圖2，需要與一臺瞬態放大器13，一臺多通道瞬態記錄儀14和一只紅外溫度計9配合使用。在給定實驗場合，首先將測定儀12和瞬態放大器13連接起來，并接入瞬態記錄儀14的通道之一，然后將紅外溫度計9接入瞬態記錄儀14的通道之二，采用懸浮熔煉，或感應熔煉使試樣11熔化，借助石英玻璃分光鏡10上的瞄準圓圈使測定儀12和紅外溫度計9均瞄準試樣11；在無容器處理或玻璃凈化條件下使液態金屬試樣11達到深過冷狀態，其過冷度和冷卻曲線由紅外溫度計9連接檢測，并由瞬態記錄儀14的2#通道記錄下來，本測定儀12的輸出電壓信號首先經瞬態放大器13前置放大，然后由瞬態記錄儀14的1#通道記錄下來。記錄下的再輝曲線中可測定出再輝時間tR。測定結束后取出冷卻至室溫的試樣11，用游卡尺測量試樣11的尺寸L，則可以得出在一定過冷度下的晶體生長速度值V＝L/tR。
本發明與現有技術相比具有如下的優點1)適用于熔點高于823K，過冷度大于30K的深過冷熔體中快速晶體生長速度的測定。
2)測量范圍極其廣泛，可過(V＝0.01-500m/s)4個數量級的跨度。
3)測量過程中時間分辨率極高，達0.25μs水平。
4)工作溫度15-50℃，在通常環境條件下均可使用。
5)結構簡單，制造方便，造價僅1000元人民幣。
6)使用簡便，一人即能完成整個液態金屬深過冷與快速晶體生長速度測定實驗。
上述的僅是本實用新型的一種實施例，本實用新型還可有多種設計變換。本實用新型的保護范圍不受上述實施例的限制，而是由權利要求書的保護范圍確定。
權利要求1.一種紅外快速晶體生長速度測定儀，其特征在于它包括一個鏡筒(6)，置在鏡筒一端的凸透鏡(1)，一個可沿鏡筒縱向移動的定位環(5)，定位環前端的定位板(3)上置有紅外二極管(2)。
2.按權利要求1所述的測定儀，其特征在于所述鏡筒(6)的另一端或后端裝有螺帽(4)，與鏡筒(6)螺紋連接；所述鏡筒(6)前端裝有一定位套(7)和透鏡鑲嵌螺帽(8)，鏡筒(6)與透鏡鑲嵌螺帽(8)用螺紋連接，定位套(7)和透鏡鑲嵌螺帽(8)之間為靜配合，凸透鏡(1)嵌在前端的螺帽(8)內；所述的定位環(5)置于鏡筒(6)內，所述的紅外二極管(2)的管殼與定位板(3)用靜配合連接，紅外二極管(2)的光敏面與凸透鏡(1)的后焦面相對。
3.按權利要求2所述的測定儀，其特征在于凸透鏡(1)為石英玻璃制造，紅外二極管(2)為大光敏面紅外二極管，紅外二極管定位板(3)為硬塑料制造，后端螺帽(4)，定位環(5)，鏡筒(6)，定位套(7)和透鏡鑲嵌螺帽(8)均為黃銅制造。
專利摘要本實用新型提供了一種結構簡單，操作簡單且測量精度優于現有技術的特殊光學紅外快速晶體生長速度測定儀，本實用新型紅外快速晶體生長速度測定儀包括一個鏡筒(6)，置在鏡筒一端的透鏡片(1)，一個可沿鏡筒縱向移動的定位環(5)，定位環前端的定位板(3)上置有紅外二極管(2)。本測定儀克服了現有的“高速攝影法”和“雙紅外二極管法”的各種缺陷。
文檔編號G01N21/35GK2233582SQ95213009
公開日1996年8月21日 申請日期1995年6月19日 優先權日1995年6月19日
發明者魏炳波 申請人:西北工業大學