专利名称：高聚物体系小分子物质迁移现象自动记录干涉仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及化学材料研究领域，是可直接用于研究高分子聚合物体系的小分子物质迁移现象的实时动态检测的仪器。具体就是一种高聚物体系小分子物质迁移现象自动记录干涉仪。
背景技术：
研究高聚物体系小分子物质迁移现象有多种方法增重法、夹片法、干涉法等。其中干涉法是一种动态检测迁移过程的方法，如图1所示，可以通过液槽中不同液体对被测薄膜样品的渗透，观测期间样品薄膜形成的干涉条纹的变化，可以得到迁移系数与浓度、迁移距离与浓度、体系增重量与时间等关系曲线。用于对高聚物体系小分子物质迁移现象进行微观的科学的研究。这种干涉法直观、快捷，优于增重法和夹片法。
在火炸药学报V01.22，NO.1，1999以关大林等署名发表的《一种研究迁移现象的新方法一干涉法》中涉及到这种干涉法研究装置。
如图1所示的现有技术的干涉法研究装置，光源1经过聚光镜2成像于小孔光阑3上，小孔光阑3安置于准直镜4的物方焦平面上，准直镜4中出射平行光束，聚光镜2、小孔光阑3、准直镜4构成了平行光系统，平行光射入盛有小分子迁移溶液16的液槽5中，液槽5中有斐索多光束干涉系统。其中斐索多光束干涉系统由左干涉平板8和右干涉平板10组成，样品薄膜9夹在其间，通过左夹板6、右夹板7以及上调节螺钉11和下调节螺钉12组成斐索多光束干涉系统夹持器。通过调节上调节螺钉11和下调节螺钉12的松紧，对干涉条纹进行调整，而要对干涉条纹同时进行宽度和走向的调整很难，这种夹持器只能进行干涉条纹的一维调节，无法完成两维调节，也就是说只能实现对干涉条纹的宽度的调节，无法实现干涉条纹的走向调整。而且干涉条纹变化的记录用照相机15拍摄，干涉条纹变化的监视用目视观察显微镜14进行，肉眼单眼通过显微镜14监视条纹的变化，根据小分子物质在高聚物体系扩散情况决定拍摄的时刻，持续数十分钟监视，肉眼十分疲劳，劳动强度很大。而且干涉条纹随时间的变化过程用照相机拍摄记录，拍摄曝光时间需约1秒钟，条纹在曝光时间内有移动变化，就会引起误差。在研究迁移现象拍摄过程中，按下照相机15快门的同时要记录拍摄的时刻，误差很大；而且必须要由两个人操作，误差也大；另外，一卷135胶片记录数据少，底片冲洗以后才能看到条纹，干燥后才能进行条纹宽度的测量，效率很低，底片冲洗后再干燥，片基收缩，会使记录的干涉条纹宽度产生误差，影响测量精度。以上这些都是目前用照相机拍摄记录干涉条纹用于研究高聚物体系小分子物质干涉现象的测量装置的不足之处。
上述一文，详细阐述了使用干涉法的原理，其中也使用了此种干涉仪并就此种干涉装置的应用建立了相关的数学模型。但这种装置在记录和监视系统中采用了光学照相机、显微镜、半透半反镜结合的机构。不仅通过单眼观测易疲劳，不能长时间观测，记录的干涉条纹精度差，误差大，而且不能随机实时记录小分子迁移过程中干涉条纹的动态状态，记录的信息量受胶卷长度的限制。另外上述干涉装置斐索多光束干涉系统中的夹持器为一维调节夹持器，不能实现干涉条纹的两维调节。
经我们自行对近10年的专利进行检索，未发现有与本实用新型相同的设备或装置，也未发现有相同技术的信息报道。
发明内容
本实用新型的目的是克服上述技术或仪器存在的缺点，提供一种对小分子物质在高聚物体系扩散情况可以通过计算机屏幕进行实时观测和实时记录的，可以实时测量干涉条纹的变化，测量精度高，信息量大；并且两维夹持器可对干涉条纹的宽度、走向进行两维调节；由一人就可操作的自动监测和记录的高聚物体系小分子物质迁移现象记录干涉仪。
下面对本实用新型的技术方案进行详细说明本实用新型的高聚物体系小分子物质迁移现象自动记录干涉仪，包括有光源1、平行光系统、液槽5以及置于液槽5内的溶液16和斐索多光束干涉系统、记录监视装置，光源1经过聚光镜2成像于小孔光阑3上，小孔光阑3安置于准直镜4的物方焦平面上，准直镜4中出射平行光束，聚光镜2、小孔光阑3、准直镜4构成了平行光系统，平行光系统产生的平行光透过液槽5入射到斐索多光束干涉系统上，薄膜样品9夹在左干涉平板8和右干涉平板10的反射膜镀膜面之间，在薄膜样品9附近形成等厚多光束干涉条纹，记录监视装置透过液槽5与斐索多光束干涉系统光路连接；斐索多光束干涉系统的夹持器由左夹板、右夹板和调节螺钉副构成，其特征在于所述的记录监视装置主要由显微镜物镜28、CCD元件29、图像采集卡30和计算机31构成，记录监视装置将等厚多光束干涉条纹通过显微物镜28成像在CCD元件29上，并在计算机31上显示，CCD元件29、图像采集卡30和计算机31依次进行电路连接；所述的斐索多光束干涉系统的夹持器为两维调节夹持器。
本实用新型由于将光学、计算机以及CCD图像处理技术有机结合使高聚物体系小分子物质迁移现象记录干涉仪实现了自动化。本实用新型因不再有底片冲洗、两人操作、胶片记录数据等环节，其测量精度得到了提高。并对干涉仪的斐索多光束干涉系统的夹持器进行了简单而巧妙的改进，使得夹持器可以进行两维调节。
本实用新型的实现还在于高聚物体系小分子物质迁移现象自动记录干涉仪中的斐索多光束干涉系统的两维调节夹持器由两个两维调节夹板26、27和3对调节螺钉副构成，3对调节螺钉副的位置是一对调节螺钉副17、18安置在两维调节左夹板26和两维调节右夹板27的纵向中心线的上部，另两对调节螺钉副的位置安置在两个两维调节夹板26、27的下部，对称于纵向中心线。
现有技术只有两个平面螺钉来固定、夹持并调节两夹板，这只能进行干涉条纹宽度的调节，无法进行条纹走向的调节，而要使整个夹持装置安置液槽中，使干涉条纹的走向与液槽内的溶液面平行，必须在液槽底部垫放适当高度的衬垫物使整个夹持器转一个角度从而使条纹走向达到要求，很不方便。
本实用新型的实现还在于高聚物体系小分子物质迁移现象自动记录干涉仪中的斐索多光束干涉系统的两维调节夹持器的上调节螺钉副为球面螺钉17和球面螺母18，两对下调节螺钉副中，一对为平面螺钉22和球面螺母20构成，另一对为球面螺钉21和球面螺母19，两个两维夹持板26、27上不仅设有连接孔而且在与球面螺钉副对应的位置上有球面形凹孔，即球面形凹孔与螺钉、螺母的球面表面相吻合。
在下调节螺钉副中一对为平面螺钉和球面螺母的设计是用于夹持器的定位，其余两对调节螺钉副均为球面螺钉和球面螺母构成，用于实现两维调节。
本实用新型对作为科学研究的一种仪器即高分子聚合物体系的小分子物质迁移现象的实时动态检测的仪器进行了改进，用CCD元件、数字采集电路以及计算机有机地结合替代了原有的光学照相机和单目观测的光学监视系统，使得直接通过计算机屏幕进行监视并可随机实时地记录干涉条纹，消除了目视的疲劳，大大减轻了劳动强度，提高了测量精度，减小了误差，推进了利用干涉法进行高分子聚合物体系的小分子物质迁移现象的实时动态检测的方法和仪器的进步。本实用新型还对斐索多光束干涉系统的调节夹持器进行了创新和改进，采用一上两下三对螺钉副来固定和调节，其中上调节螺钉副为球面螺钉和球面螺母，两对下调节螺钉副中，对为平面螺钉和球面螺母构成，另一对为球面螺钉和球面螺母，实现了夹持器的两维调节功能。本实用新型解决了采用干涉法对小分子物质迁移现象的实时动态检测监视疲劳和不能进行动态实时记录以及夹持器不能进行两维调节的问题。提供了一种测量精度高，信息量大；并且两维夹持器可对干涉条纹的宽度、走向进行两维调节；由一人就可操作、可实时进行动态监测和记录的高聚物体系小分子物质迁移现象的自动记录干涉仪。
图1是已有技术研究迁移现象干涉法记录仪的组成示意图；图2是本实用新型的组成示意图；图3是本实用新型两维夹持器3对调节螺钉副的位置、结构示意图；图4是图3的A-A向视图，也是本实用新型两维夹持器结构示意图；图5是图3的B-B向视图；也是本实用新型两维夹持器两对下调节螺钉副的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细说明实施例1如图2所示，高聚物体系小分子物质迁移现象自动记录干涉仪，包括有光源1、平行光系统、液槽5以及置于液槽5内的溶液16和斐索多光束干涉系统、记录监视装置，光源采用单色光的钠光源。钠光源1经过聚光镜2成像于小孔光阑3上，小孔光阑3安置于准直镜4的物方焦平面上，准直镜4中出射平行光束，聚光镜2、小孔光阑3、准直镜4构成了平行光系统，平行光系统产生的平行光透过液槽5入射到斐索多光束干涉系统上，液槽5为玻璃液槽，薄膜样品9夹在左干涉平板8和右干涉平板10的镀膜面之间，这些干涉平板用光学玻璃制成。这两片左、右干涉平板8和10与样品薄膜9相接触的表面镀有反射率为70％的反射膜，在薄膜样品9附近形成等厚多光束干涉条纹25，记录监视装置透过玻璃液槽5与斐索多光束干涉系统光路连接；斐索多光束干涉系统的夹持器由两维调节左夹板26、两维调节右夹板27和调节螺钉副构成，其记录监视装置主要由显微镜物镜28、CCD元件29、图像采集卡30和计算机31构成，记录监视装置将等厚多光束干涉条纹25通过显微物镜28成像在CCD元件29上，并在计算机31上显示，CCD元件29、图像采集卡30和计算机31依次进行电路连接；所述的斐索多光束干涉系统的夹持器为两维调节夹持器。溶液16为小分子迁移溶液，此例中为工业酒精；图像采集卡30选用MeterII/standard，CCD元件29选用UNIQ USS-301。
本发明用显微镜和CCD接收技术并通过计算机显示，代替现有技术中用照相机拍摄底片记录的方法，使干涉条纹在计算机显示。随着迁移分子进入样品薄膜9后，样品薄膜9的密度即折射率发生变化，使干涉条纹25的宽度发生变化。利用CCD元件29将干涉条纹25宽度形状由迁移分子进入样品薄膜9随时间变化的情况进行实时采集，并将采集到的干涉条纹图像通过采集卡30与计算机31连接，再通过串行端控制程序进行图像处理，就可以从干涉条纹25随时间变化情况得出迁移进行情况。
实施例2高聚物体系小分子物质迁移现象自动记录干涉仪的总体组成、结构以及连接关系同实施例1，液槽5为带玻璃窗口的金属液槽。
实施例3高聚物体系小分子物质迁移现象自动记录干涉仪的总体组成、结构以及连接关系同实施例1。参见图3，高聚物体系小分子物质迁移现象自动记录干涉仪，其中斐索多光束干涉系统的两维调节夹持器由两个两维调节夹板26、27和3对调节螺钉副构成，3对调节螺钉副的位置是一对调节螺钉副17、18，又见图4，安置在两维调节左夹板26和两维调节右夹板27的纵向中心线的上部，另两对调节螺钉副的位置安置在两维调节左夹板26和两维调节右夹板27的下部，并对称于纵向中心线，见图5。
在原有的干涉仪上进行测定时，由于现有技术的夹持器是一维的，左夹板6、右夹板7以及两个平面螺钉11、12夹持两干涉平板8和10，只能进行干涉条纹宽度的调节，无法进行条纹走向的调节，而要使整个夹持装置安置玻璃液槽5中，使干涉条纹的走向与玻璃液槽5内的溶液16的液面平行，必须在液槽5底部垫放适当高度的衬垫物使整个夹持器转一个角度从而使条纹走向达到要求，这样不仅很不方便，操作也不规范。本实用新型用两维调节夹持器代替原有的一维调节夹持器，利用两对球面螺钉螺母和一对平面螺钉和球面螺母这样3对螺钉副将两平板玻璃内夹持样品薄膜产生的干涉条纹25的宽度和条纹25走向进行调节，很容易使条纹25的宽度调节到要求宽度，并且条纹25走向与玻璃液槽内溶液面平行。
实施例4高聚物体系小分子物质迁移现象自动记录干涉仪的总体组成、结构以及连接关系同实施例1。参见图4，高聚物体系小分子物质迁移现象自动记录干涉仪中斐索多光束干涉系统的两维调节夹持器的上调节螺钉副为球面螺钉17和球面螺母18，两对下调节螺钉副中，一对为平面螺钉22和球面螺母20构成，另一对为球面螺钉21和球面螺母19。两维调节左夹板26和两维调节右夹板27上不仅设有连接孔而且在与球面螺钉副对应的位置上有球面形凹孔，即球面形凹孔与螺钉、螺母的球面表面相吻合。
实施例5参见图2，两维调节左夹板26和两维调节右夹板27夹持左干涉平板8和右干涉平板10。它们之间夹有样品薄膜9。在两维调节左夹板26和两维调节右夹板27上分别有左凸台23和右凸台24托住左干涉平板8和右干涉平板10。适当拧紧平面螺钉22和球面螺母20以及球面调节螺钉21和球面螺母19，再逐步拧紧上调节螺钉的球面螺钉17和球面螺母18，此时可以在单色钠光灯下观察到干涉条纹25，但条纹的宽度和条纹的走向一般不合要求。就可以通过调节球面螺钉17和球面螺母18可以调节条纹宽度；通过调节球面调节螺钉21和球面螺母19可以调节条纹的走向，又见图3、图4、图5。通过上述的调节可以使条纹25宽度达到每毫米两条的要求宽度，并且使条纹25走向与两维调节右夹板27的底面平行，从而保证夹持器放入玻璃液槽5后与溶液16的液面平行。
本实用新型的调整工作过程是光源1经过聚光镜2成像于小孔光阑3上，小孔光阑3安置于准直镜4的物方焦平面上，准直镜4中出射平行光束，它射入盛有小分子迁移溶液16的液槽5中，液槽5中有斐索多光束干涉系统。斐索多光束干涉系统由左、右干涉平板8和10组成，其中夹有高聚物体系样品薄膜9，这两片左、右干涉平板8和10与样品薄膜9相接触的表面镀有反射率为70％的反射膜，通过两维调节左夹板26和两维调节右夹板27上的螺钉17、18、19和螺母18、19、20，使干涉条纹宽度调节到约每毫米两条干涉条纹，条纹走向与以后将要注入的溶液16的液面平行。准直物镜4射入的平行光在斐索多光束干涉系统的左、右干涉平板8和10的反射膜镀膜面之间形成干涉条纹25，这是斐索多光束等厚干涉条纹，有较好的锐度。干涉条纹25定位在样品薄膜9表面附近，显微镜物镜28将干涉条纹25成像在CCD元件29上，CCD元件29将干涉条纹25进行实时采集，并将采集到的图像通过采集卡30与计算机31连接起来，经过图像处理可以在计算机31荧光屏上观察到干涉条纹。
上述调整完成后便可在玻璃液槽5中注入小分子物质溶液16，使溶液面略高于斐索多光束干涉系统中左干涉平板8和右干涉平板10的底部，但要使溶液面不触及样品薄膜9。因样品薄膜9很薄，两干涉平板玻璃8和10之间的间隙很小，液面会立即被吸上间隙，此时，溶液16与样品薄膜9接触，迁移过程开始，在计算机31荧光屏上可以观察到整个迁移过程，即干涉条纹25宽度随时间的变化，并根据需要由计算机31实时记录干涉图样，直至样品薄膜9被破坏。根据干涉25条纹宽度随时间的变化情况可以动态检测迁移过程。
权利要求1.一种高聚物体系小分子物质迁移现象自动记录干涉仪，包括有光源(1)、平行光系统、液槽(5)以及置于液槽(5)内的溶液(16)和斐索多光束干涉系统、记录监视装置，光源(1)经过聚光镜(2)成像于小孔光阑(3)上，小孔光阑(3)安置于准直镜(4)的物方焦平面上，准直镜(4)中出射平行光束，聚光镜(2)、小孔光阑(3)、准直镜(4)构成了平行光系统，平行光系统产生的平行光透过液槽(5)入射到斐索多光束干涉系统上，薄膜样品(9)夹在左干涉平板(8)和右于涉平板(10)的反射膜镀膜面之间，在薄膜样品(9)附近形成等厚多光束干涉条纹(25)，记录监视装置透过液槽(5)与斐索多光束干涉系统光路连接；斐索多光束干涉系统的夹持器由左夹板、右夹板和调节螺钉副构成，其特征在于所述的记录监视装置主要由显微镜物镜(28)、CCD元件(29)、图像采集卡(30)和计算机(31)构成，记录监视装置将等厚多光束干涉条纹(25)通过显微物镜(28)成像在CCD元件(29)上，并在计算机(31)上显示，CCD元件(29)、图像采集卡(30)和计算机(31)依次进行电路连接；所述的斐索多光束干涉系统的夹持器为两维调节夹持器。
2.根据权利要求1所述的高聚物体系小分子物质迁移现象自动记录干涉仪，其特征在于斐索多光束干涉系统的两维调节夹持器由两个两维调节夹板(26)、(27)和3对调节螺钉副构成，3对调节螺钉副的位置是一对调节螺钉副(17)、(18)安置在两维调节左夹板(26)和两维调节右夹板(27)的纵向中心线的上部，另两对调节螺钉副的位置安置在两个两维调节夹板(26)、(27)的下部，并对称于纵向中心线。
3.根据权利要求2所述的高聚物体系小分子物质迁移现象自动记录于涉仪，其特征在于斐索多光束干涉系统的两维调节夹持器的上调节螺钉副为球面螺钉(17)和球面螺母(18)，两对下调节螺钉副中，一对为平面螺钉(22)和球面螺母(20)构成，另一对为球面螺钉(21)和球面螺母(19)，两维调节左夹板(26)和两维调节右夹板(27)上不仅设有连接孔而且在与球面螺钉副对应的位置上有球面形凹孔，即球面形凹孔与螺钉、螺母的球面表面相吻合。
专利摘要本实用新型是一种高聚物体系小分子物质迁移现象自动记录干涉仪，用于研究高分子聚合物体系的小分子物质迁移现象的实时动态检测。包括光源、平行光系统、液槽及置于液槽内的溶液和斐索多光束干涉系统和记录监视装置。用显微物镜、CCD元件、图像采集卡以及计算机有机地结合替代了原有的目视光学监视系统。通过计算机屏幕监视整个迁移过程，并可随机实时地记录干涉条纹，消除了目视的疲劳，提高了测量精度，减少了误差；采用一上两下三对螺钉副来固定和调节左右两维调节夹板，实现了夹持器对干涉条纹的宽度、走向的两维调节。为科学研究和教学提供了一种有效、实用的高分子聚合物体系的小分子物质迁移现象的实时动态检测仪器。
文档编号G01N21/84GK2890895SQ20052007971
公开日2007年4月18日 申请日期2005年11月16日 优先权日2005年11月16日
发明者徐昌杰, 刘缠牢, 李党娟, 吴慎将 申请人:西安工业大学