專利名稱：相變溫度測量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型為一種測量裝置，特別是相變溫度測量裝置，涉及物理測量儀器領域。
材料的相變溫度一直是材料、物理學科的研究及其應用所關注的重要參數。目前測量材料在液、固態下發生相變的相變溫度主要有高溫X射線衍射儀及差熱分析儀，前者不能用于對非晶態材料、有機物及高聚合物相變溫度的測量，后者則是測量精度不高。另外，兩者均不能在相變溫度測量的全過程中對材料進行連續的、各瞬時狀態下的準確研究。
本實用新型的目的是提供一種測量裝置，特別是相變溫度測量裝置，該裝置能準確測量各種材料的相變溫度以及觀察相變的動態過程。
本實用新型的目的通過以下技術方案實現一種測量裝置特別是相變溫度的測量裝置，其特征是作為偏振光源的偏振激光器發出的一束偏振光的光路上，依次設置有加熱器及其測溫部件、偏振器、聚光棱鏡及光探測器，測溫部件及光探測器的輸出端分別與計算機相連。
本裝置的工作原理是偏振激光器發出的一束偏振光透過材料時，隨材料的不同，其偏振方向都要發生相應的改變。當透過的偏振光入射至偏振器中的偏振片時，若偏振光的偏振方向與偏振片的偏振軸方向垂直，則該入射光將被偏射片吸收，而使透過偏振片的透射光強度為零或最小值。測量時，被測材料的樣品將置于作為偏振光源的偏振激光器與偏振器之間的加熱器中并被加熱，當加熱溫度到達該樣品的相變溫度時，由于材料的光學對稱性在相變溫度要發生顯著的改變，而使材料的光學對稱性由開始的漸變而發生突變，進而導至透過樣品的透射光的偏振方向發生相應的突變而使透過偏振片的透射光強度亦由漸變而發生突變，從而可根據該突變點所對應的溫度準確地確定該材料在液、固態下所有的各相變溫度。
該偏振光源也可以是白光源通過光源準直器及偏振片后所形成的偏振光源。
也可以是在偏振激光器或所述白光源所形成的偏振光源與加熱器之間的光路上再設置一分束器，并在分束器的一束反射光的光路上設置另一光探測器，該另一光探測器的輸出端與計算機相連。
與現有技術相比，本實用新型具有如下優點1、由于是利用光強度的變化而不是藉助X射線的衍射來測量，故可用于對任何材料相變溫度的檢測。由于相變溫度處的光強度有突變，再加上光、電信號的處理較少受到現有儀器測量中常受到的機械部分的精度影響，因而測量精度高。
2、對透過偏振片的光強度的測量是連續而瞬時，如再改變樣品內部的升溫和降溫速率，就可了解該材料在液、固態下內部結構的全部變化及變化的快慢，尤其是在相變溫度附近的相變速率。同時測量時勿需粉碎破壞樣品。
3、本裝置成本低廉，其成本大約為常規用儀器價格的1/10-1/30。
使用白光源通過光源準直器及偏振片后所形成的偏振光源，可使本裝置的成本更低、波段范圍更寬，能更迅速地適應不同透明度材料相變溫度的檢測。
分束器及另一光探測器的設置是為了探測偏振激光器或所述白光源所形成的偏振光源的穩定性，從而使材料相變溫度的檢測結果更準確。
附圖的圖面說明如下
圖1為相變溫度測量裝置的示意圖。
圖2為一種SiO2玻璃的樣品溫度T與It/Ir的曲線圖。
圖3為另一種SiO2玻璃的樣品溫度T與It/Ir的曲線圖。
以下結合附圖并通過實施例對本實用新型進一步詳述如圖1所示的相變溫度測量裝置，作為偏振光源的偏振激光器1發出的一束偏振光的光路上，依次設置有分束器2、加熱器3及其測溫部件、偏振器4、聚光棱鏡5及光探測器6，并在分束器的一束反射光的光路上設置另一光探測器7，測溫部件與兩個光探測器的輸出端分別與計算機10相連。
偏振激光器選用偏振的氦氖激光器(波長632.8nm，輸出功率2-5mW)。兩個光探測器均使用Si-光敏二極管探測器，若使用光電倍增管，雖量子效應高、響應頻率寬，但價格高。加熱器為電爐，測溫部件由熱電偶8與熱電偶信號輸出端相連的運算放大器9組成，熱電偶為鉑銠-鉑熱電偶。兩個Si-光敏二極管探測器6、7的電信號以及熱電偶通過運算放大器的熱差電動勢信號，三者通過模擬/數字(A/D)轉換板傳至計算機。
測量前，先調整偏振器中可旋轉的偏振片，使其偏振軸的方向與由偏振激光器發出的偏振光的偏轉方向垂直并將偏振片固定，這時透過偏振片的透射光強度為零或最小值，此時處在聚光棱鏡焦面上的Si-光敏二極管探測器6對應的是最小信號。測量時，將樣品11放入電爐并固定在處在光路中的電爐中央部位，加熱樣品同時測量透過分束器、樣品、偏振器并經聚光棱鏡聚焦至Si-光敏二極管探測器6的透射光強度It，由分束器反射至另一Si-光敏二極管探測器7的反射光強度Ir，以及通過測量與樣品相接觸的熱電偶產生的熱差電動勢V而換算成的樣品溫度T，并將比值It/Ir對T作圖，該圖顯示的曲線上的異常點所對應的溫度即代表被測樣品材料的相變溫度。
以檢測作為最好的光纖材料之一的SiO2玻璃為例晶態的SiO2有40種以上的變體，而在SiO2玻璃這種非晶態材料的內部分布有其中的若干種該變體，這些晶體影響SiO2玻璃的光學性質，由于它們在該玻璃中顆粒半徑很小，一般以nm(納米)計，用X射線衍射儀、差熱分析儀無法探測到它們的存在與相變。現使用本裝置對一種SiO2玻璃(該SiO2玻璃的OH含量約為1100ppm，其商品名稱為Suprasil 2)進行檢測，由檢測所產生的曲線圖(圖2所示)可觀察到，該圖顯示的曲線上共有四個相變點(a、b、c、d所示)，其中c點為α鱗石英至β鱗石英的相變點，其對應的相變溫度為120°。使用本裝置對另一種SiO2玻璃(該SiO2玻璃為不含OH的純SiO2玻璃，其商品名稱為Suprasil W2)進行檢測，由檢測所產生的曲線圖(圖3所示)可觀察到，該圖顯示的曲線上共有三個相變點(a、b、c所示)，其中b點為α石英至β石英的相變點，其對應的相變溫度為573°。
如果在裝置中不加分束器及另一光探測器，則檢測所產生的曲線圖的縱坐標為It的光強度值。只要被測的材料不變，則該圖顯示的曲線與有分束器及另一光探測器時產生的曲線圖顯示的曲線形狀、走向相同，觀察所得的結論亦相同。
權利要求1.一種測量裝置特別是相變溫度的測量裝置，其特征是作為偏振光源的偏振激光器發出的一束偏振光的光路上，依次設置有加熱器及其測溫部件、偏振器、聚光棱鏡及光探測器，測溫部件及光探測器的輸出端分別與計算機相連。
2.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征是該偏振光源為白光源通過光源準直器及偏振片后所形成的偏振光源。
3.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征是作為偏振光源的偏振激光器與加熱器之間的光路上再設置一分束器，并在分束器的一束反射光的光路上設置另一光探測器，該另一光探測器的輸出端與計算機相連。
4.根據權利要求2所述的測量裝置，其特征是該偏振光源與加熱器之間的光路上再設置一分束器，并在分束器的一束反射光的光路上設置另一光探測器，該另一光探測器的輸出端與計算機相連。
專利摘要一種測量裝置特別是相變溫度的測量裝置,涉及物理測量儀器領域,該裝置在作為偏振光源的偏振激光器發出的一束偏振光的光路上,依次設置有加熱器及其測溫部件、偏振器、聚光棱鏡及光探測器,測溫部件及光探測器的輸出端分別與計算機相連。該裝置能準確測定各種材料的相變溫度以及觀察相變的動態過程,本裝置成本低廉同時測量時勿需粉碎破壞樣品。
文檔編號G01K11/00GK2411470SQ9925738
公開日2000年12月20日 申請日期1999年12月15日 優先權日1999年12月15日
發明者譚成忠 申請人:譚成忠