专利名称：磁性液体磁致光透射变化率测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于材料科学凝聚态物理实验设备领域，具体涉及在磁场作用下，磁性液体的透射光强变化测定装置。
背景技术：
磁性液体是一种智能型材料。在外加磁场的作用下，会发生物理特性响应的场致效应。这种场致效应之一是当一束光照射到磁性液体时，其透射光会因外磁场的作用发生变化。磁性液体透射光的场致效应可用作磁控光开关。这种透射光的变化用加磁场后的透射光强I与未加磁场的透射光强I0之比来表示T＝I/I0T被称作磁性液体的磁致光透射变化率.当外加磁场强度一定时，透射光会经过较长时间(可达到分钟量级)的驰豫变化才能达到稳定的光强。因此相应的测量仪器需要较高的灵敏度，并且非常稳定才能使测量结果准确、可靠。影响测量的主要因素有环境变化，如室温的变化、背景光干扰、大地磁场干扰等。以及由电源波动、光发射介质的发光性能波动引起的入射光强度的不稳定性干扰等。排除这些干扰对于准确测量磁致光透射变化率有着十分重要的意义。
发明内容
本实用新型的目的在于针对在磁场作用下，磁性液体的透射光强变化精确测定的需要，提供一种可测定其微小物理变化并可排除因外界干扰所引起的测量误差的精密测量系统。采用差动测量的原理，设计构成磁性液体磁光效应测量仪，用于测量磁性液体的磁光效应。
本实用新型的技术方案如下磁性液体磁致光透射变化率测量仪，主要由光源、起偏器、分光镜、检偏器、光电探头、电磁铁、磁场电流控制器、差动放大器及计算机控制及数据处理系统构成。其位置关系如下起偏器P位于光源L的光路前方，分光镜C位于起偏器P的前方，分光镜C将光束分为两束，一束为参考光束另一束为检测光束，检偏器A2位于参考光束的前方，在检偏器A2的前方放置对比样品S2，对比样品S2的前方放置光电探头D2，检偏器A1位于检测光束的前方，在检偏器A1的前方放置电磁铁M，光束沿轴向通过电磁铁的中心孔，在电磁铁两个磁极的中心位置放置检测样品S1，在电磁铁M的前方放置光电探头D1。光电探头D1、D2的输出通过差动放大器H连接计算机控制和处理系统PC。电磁铁M通过磁场电流控制器E连接计算机控制和处理系统PC。
本测试仪的工作原理是两束光强相等的偏振光，分别通过检测样品和对比样品。其透射的光强信号分别由各自的光电探头转换为电信号I1、I0输入到差动放大器，其输出信号正比于ΔIΔI＝I1-I0因输出信号只有变化量ΔI，当ΔI非常微弱时可使用高增益差动放大器准确放大测量。在外界出现干扰f(i)如电源波动、温度波动、光线干扰、磁场干扰及光源不稳定时既有ΔI＝(I1+f(i))-(I0+f(i))
＝I1-I0两路信号将同步波动，干扰得到抑制。
保证了测量结果磁性液体的磁致光透射变化率TT＝I/I0＝1+ΔI/I0的精确测量。
本实用新型的优点是测量精确抗干扰能力强、可靠性好，灵敏度高，能准确反映被测对象的细微物理变化。其关键部件的都是利用现有的成熟技术，可以满足磁性液体物理性能的测量。
图1是本测量仪的结构示意图图2是本测量仪的原理示意图。
具体实施方式
图1中L.光源，现用卤素灯，或波长650nm的半导体激光器(LD650A)也可使用其他形式的光源。
P.起偏器。
C.50％分光镜。
A1和A2.检偏器。
M.电磁铁。
S1.检测样品。
S2.对比样品。
D1和D2.光电探头。
H.差动放大器。
E.磁场电流控制器。
PC.计算机控制及数据处理系统。
参见图1，本测试仪的构造和工作方式如下光源L发出一束直径约1mm的光束，经过起偏器P后变成一束偏振光，由50％分光镜C平均分成强度相等的两路偏振光，一路为检测光路，另一路为对比光路。两路偏振光的前面都有一个检偏器，调整检偏器的角度可以调整所通过光的强度。电磁铁M的磁铁中心孔与检测光路同轴，检测光穿过磁场的中心位置，在电磁铁M的另一端放置一个光电探头D1，探头D1的接受面与光路垂直，被测样品S1放置在磁场的中心位置。对比光路的末端放置一个光电探头D2，光电探头D2的接受面与光路垂直，在检偏器A2与光电探头D2之间放置对比样品S2。被测样品与对比样品的制作工艺一致、结构尺寸一致、物理性能一致，可以互换。在测量光路没有加磁场时透过样片的光信号强度是一致的，因此在差动放大器H的输出信号为零。调整检偏器A1和A2可以起到对光信号的调零。电磁铁M通过磁场电流控制器E加上给定强度的磁场，引起被测样品S1的物理变化，透过被测样品S1的光信号随之改变，在差动放大器H的输出端就有一个随磁场强度及时间变化，而产生的光信号。此信号送入计算机控制及数据处理系统PC，自动完成测量、显示、分析、处理过程，给出精确的测量结果。
权利要求1.磁性液体磁致光透射变化率测量仪，其特征在于它由光源L、起偏器P、分光镜C、检偏器A1和A2、电磁铁M、检测样品S1、对比样品S2、光电探头D1和D2、差动放大器H、磁场电流控制器E、计算机控制及数据处理系统PC构成；起偏器P位于光源L发射光束的前方，起偏器P的前方设置分光镜C，将光源L发射光束分成光强两束的偏振光，检偏器A2位于其中一束偏振光的前方，对比样品S2位于检偏器A2的前方，光电探头D2位于对比样品S2的前方，检偏器A1位于另中一束偏振光的前方，电磁铁M位于检偏器A1的前方，检测样品S1位于电磁铁M磁场的中间位置，光电探头D1位于电磁铁M的前方，光电探头D1和D2的输出与差动放大器H的输入端连接，差动放大器H的输出端与计算机控制及数据处理系统PC连接，计算机控制及数据处理系统PC的输出端与磁场电流控制器E的输入端连接，磁场电流控制器E的输出端与电磁铁E连接。
2.根据权利要求1所述的磁性液体磁致光透射变化率测量仪，其特征在于光源L采用白炽光，或He-Ne激光器，或半导体激光器。
3.根据权利要求1所述的磁性液体磁致光透射变化率测量仪，其特征在于采用50％分光镜C将光源分为测量光束和对比光束。
4.根据权利要求1所述的磁性液体磁致光透射变化率测量仪，其特征在于采用D1和D2两个光电探头，分别对测量光强和对比光强进行探测，并由差动放大器H对其输出信号进行差动放大。
5.根据权利要求1所述的磁性液体磁致光透射变化率测量仪，其特征在于采用磁场电流控制器E对电磁铁的磁场强度进行精确控制。
专利摘要本实用新型是一种磁性液体磁致光透射变化率测量仪，主要由光源、起偏器、分光镜、检偏器、光电探头、电磁铁、磁场电流控制器、差动放大器及计算机控制及数据处理系统构成，由两束光强相等的偏振光，分别通过检测样品和对比样品，其透射的光强信号分别由各自的光电探头转换为电信号输入到差动放大器，采用差动测量的原理，实现对磁性液体的透射光强变化精确测定。其优点是测量精确、抗干扰能力强、可靠性好，灵敏度高，能准确反映被测对象的细微物理变化，其关键部件的都是利用现有的成熟技术，可以满足磁性液体物理性能的测量。
文档编号G01N21/59GK2653499SQ20032011458
公开日2004年11月3日 申请日期2003年11月10日 优先权日2003年11月10日
发明者刘晓东, 林跃强, 李建 申请人:西南师范大学