一种基于光散射法改进的液相扩散系数测量装置制造方法及图纸

本申请涉及一种基于光散射法改进的液相扩散系数测量装置，它包括任意波形发射器、激光发射器、光电探测器、示波器、支撑机构和量筒；所述任意波形发射器与所述激光发射器的信号输入端电性连接，所述激光发射器设置在所述量筒的一侧，并且所述激光发射器的激光发射角度与所述量筒的筒壁垂直；所述光电探测器设置在所述量筒的另一侧，并且所述光电探测器位于所述激光发射器射出的激光的延长线上；所述示波器与所述光电探测器的输出端电性连接；所述支撑机构与所述激光发射器、示波器和量筒连接。本实用新型专利技术可实现对脉冲频率的精准控制，降低测量难度，提高测量的准确性。提高测量的准确性。提高测量的准确性。

An improved liquid phase diffusion coefficient measuring device based on light scattering method

【技术实现步骤摘要】
一种基于光散射法改进的液相扩散系数测量装置


[0001]本申请涉及液相扩散系数测量装置领域，具体涉及一种基于光散射法改进的液相扩散系数测量装置。

技术介绍

[0002]扩散系数是研究传质过程、计算传质速率及化工设计中的重要参数，它是表示物质扩散程度的物理量。扩散系数物理意义为当浓度梯度为一个单位时，单位时间内通过单位面积的气体量、固体量或液体量。根据菲克定律，扩散系数是沿扩散方向，在单位时间每单位浓度下降的条件下，垂直通过单位面积所扩散某物质的质量或摩尔数。扩散系数的大小主要取决于扩散物质和扩散介质的种类及其温度和压力等外界条件，可分为自扩散系数、互扩散系数及内扩散系数。物质的分子扩散系数表示它的扩散能力，是物质的物理性质之一。
[0003]随着新型替代燃料、生物化工、环境污染控制以及同位素分离等行业的发展，关于扩散系数的理论计算和实验研究变得越来越重要。而在这其中，液相扩散系数是研究传质过程、化工设计与开发、萃取过程、分离技术等的重要基础数据，已广泛应用于生化及环保等新兴行业中，研究和积累各类体系的扩散系数一直被视为是重要的应用基础研究。然而，由于液体分子的平均间距远比气体分子小,又不及固体那样有规则排列，所以液相扩散系数的理论描述远比气体及固体困难，不同体系的液相扩散数据相当缺乏。目前，液相扩散系数主要由实验方法获得，通过间接地测量溶液在扩散过程形成的浓度随空间和时间的分布，根据描述扩散过程的菲克定律计算得到液相扩散系数。现有的测量液相扩散系数的方法很多，常用的例如：膜池法、全息干涉法、动态光散射方法、核磁共振法、Taylor扩散法等。
[0004]根据公开文献李明等，《一种测量液体中粒子的扩散系数和大小的光散射方法》[J].中国激光，1990.17(5)：309
‑
311，采用的测定大分子扩散系数的实验装置示意图如图1所示。激光经斩波后照射样品池，光电二极管输出信号通过锁相放大进入计算机处理系统，加样时间与计算机开始工作时间同步。散射角θ一般小于5
°
，加样管与激光束距离可根据测试的扩散系数范围选定。加样方式可根据实验室条件选定，加样后利用计算机把散射光强按时间函数记录下来，然后利用公式计算得出扩散系数。
[0005]但如图1所示的测量装置具有以下缺陷：
[0006](1)斩波器无法控制脉冲频率，会产生无关变量，即激光频率非等时性可能对数据测量造成不确定性影响，对后续分析造成干扰；
[0007](2)散射角的选择与测量样品存在关联，不便选择且操作困难；
[0008](3)通过秒表测算时间具有一定主观性，且受到秒表本身精确度的限制，会影响测量结果的准确性。

技术实现思路

[0009]本技术的目的在于，提供一种基于光散射法改进的液相扩散系数测量装置，
可实现对脉冲频率的精准控制，降低测量难度，提高测量的准确性。
[0010]本技术采用的技术方案是：一种基于光散射法改进的液相扩散系数测量装置，包括任意波形发射器、激光发射器、光电探测器、示波器、支撑机构和量筒；所述任意波形发射器与所述激光发射器的信号输入端电性连接，所述激光发射器设置在所述量筒的一侧，并且所述激光发射器的激光发射角度与所述量筒的筒壁垂直；所述光电探测器设置在所述量筒的另一侧，并且所述光电探测器位于所述激光发射器射出的激光的延长线上；所述示波器与所述光电探测器的输出端电性连接；所述支撑机构与所述激光发射器、示波器和量筒连接。
[0011]进一步地，所述支撑机构包括支撑架、导轨、动力螺杆、第一滑动架和第二滑动架；所述支撑架一端与所述量筒底部固定连接，另一端与所述导轨固定连接；所述导轨上设置有动力螺杆；所述第一滑动架一端与所述激光发射器连接，另一端与所述动力螺杆转动连接；所述第二滑动架一端与所述光电探测器连接，另一端与所述导轨连接。
[0012]进一步地，所述动力螺杆上设置有摇把，所述摇把与所述动力螺杆的一端固定连接。
[0013]进一步地，还包括计算机，所述计算机与所述示波器的输出端电性连接，所述计算机用于实时接收数据并对光电流与时间二者进行函数拟合。
[0014]进一步地，还包括加样装置，所述加样装置设置在所述量筒的正上方，所述加样装置为胶头滴管或者滴定管。
[0015]进一步地，所述第一滑动架和第二滑动架均为可调节高度的支架，所述第一滑动架和第二滑动架上均设置有固定架和活动架，所述固定架内部设置有内螺纹，所述活动架一端通过螺纹与所述固定架活动连接，并在所述固定架内移动。
[0016]本技术的有益效果在于：
[0017](1)通过对任意波形发射器进行设置，可以精准控制脉冲频率，克服现有技术中斩波器无法控制脉冲频率的缺陷，既有利于观察实验现象，也可提高采集数据的精度；
[0018](2)本技术中激光采用正入射角度，散射光强时透射光弱，可通过透射光强下降的时间以获取样品的液相扩散系数，克服现有技术中需要根据待测样品选择散射角度，散射角度不便选择且操作困难的缺陷，降低了测量实验的操作难度；
[0019](3)通过示波器和计算机，可实时接收数据，并通过计算机将光电流与时间进行函数拟合，克服现有技术中使用定时计定时带来的误差，提高测量结果的精确性；
[0020](4)通过摇把可控制第一滑动架沿动力螺杆移动，准确调节激光发射器距离量筒的距离，通过旋转第一滑动架的活动杆，可调节激光发射器发出的激光的入射角度，确保激光发射器的激光发射角度与量筒的筒壁垂直；同时旋转第二滑动架的活动杆，可调节光电探测器的高度，控制光电探测器位于激光发射器射出的激光的延长线上。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0022]图1为现有技术的液相扩散测量装置的结构示意图；
[0023]图2为本技术实施例的结构示意图；
[0024]图3为本技术实施例中菲克定律的模型结构示意图。
[0025]附图标记解释：1
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任意波形发射器，2
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激光发射器，3
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光电探测器，4
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示波器，5
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量筒，6
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支撑架，7
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导轨，8
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动力螺杆，9
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第一滑动架，10
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第二滑动架，11
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摇把，12
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计算机，13
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加样装置，101
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固定架，102
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活动架。
具体实施方式
[0026]为了能够更清楚地理解本技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光散射法改进的液相扩散系数测量装置，其特征在于，包括任意波形发射器、激光发射器、光电探测器、示波器、支撑机构和量筒；所述任意波形发射器与所述激光发射器的信号输入端电性连接，所述激光发射器设置在所述量筒的一侧，并且所述激光发射器的激光发射角度与所述量筒的筒壁垂直；所述光电探测器设置在所述量筒的另一侧，并且所述光电探测器位于所述激光发射器射出的激光的延长线上；所述示波器与所述光电探测器的输出端电性连接；所述支撑机构与所述激光发射器、示波器和量筒连接。2.根据权利要求1所述的一种基于光散射法改进的液相扩散系数测量装置，其特征在于，所述支撑机构包括支撑架、导轨、动力螺杆、第一滑动架和第二滑动架；所述支撑架一端与所述量筒底部固定连接，另一端与所述导轨固定连接；所述导轨上设置有动力螺杆；所述第一滑动架一端与所述激光发射器连接，另一端与所述动力螺杆转动连接；所述第二滑动架一端与所述光电探测器连接，另一...

【专利技术属性】
技术研发人员：余美奇，罗皓洋，郭亚欣，陈力超，邱冠淞，俞挺，李钦亮，
申请(专利权)人：江西师范大学，
类型：新型
国别省市：