专利名称：一种测量液相扩散系数的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于光学测量技术领域，用LED作光源通过毛细管光学成像原理测量液相扩散系数的方法。
背景技术：
液相扩散系数是研究传质过程，计算传质速率及化工设计与开发的重要基础数据。已广泛应用在生物、化工、医学及环保等新兴行业中。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和实验测量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，液相扩散系数主要依靠实验方法获得，通过间接地测量溶液由于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Fick定律计算出液相扩散系数。从测量扩散过程中溶液浓度分布的实验方法来看，目前存在折射率测量、动态光散射测量、荧光分子示踪测量和放射性元素示踪测量等方法。由于散射测量法和示踪测量法实验操作和测量较为复杂，所以广泛采用的是折射率测量的方法，尤其以折射率测量中的全息干涉法的使用最为普遍。全息干涉法是普通干涉法与全息术结合的实验方法，测量精度高，但对实验装置的稳定性要求高，测量时间较长，对实验相关仪器设备要求较高。目前，在液相扩散系数的测量方法上一直没有新的突破，没有一种既能精确又能快速测量液相扩散系数且能摆脱过多的对仪器要求的一种方法。本发明在已有的透明液体折射率测量新方法[用玻璃毛细管精确测量微量液体的折射率，中国发明专利，200710066016. 2 [P]；精确测量微量液体折射率的新方法[J]，《光学精密工程》， 2008, 16(7)，1196-1202)]基础之上，根据液相扩散过程沿玻璃毛细管轴向形成的溶液折射率梯度分布特点，利用毛细管成像原理实现了一种测量液相扩散系数的新方法，较好地解决了原有测量方法中测量速度慢、抗环境干扰能力弱等问题。
发明内容
为了寻求一种精度高、速度快、抗环境干扰能力强、系统稳定性好的一种全新的测量方法及装置。本发明旨在提供一种用透明毛细管构成液相扩散池，利用毛细管成像法特有的折射率空间分辨测量能力，通过直接观察和记录扩散介质的等折射率薄层在毛细管中的扩散规律，基于液相扩散过程遵循的Fick第二定律计算出液相扩散系数的方法。本发明通过以下方式实现 一种测量液相扩散系数的方法
该方法通过测量等折射率薄层沿玻璃毛细管轴向扩散的位置和时间，利用以下公式或该公式的变形式计算液体的扩散系数； D_(ζ! - zl) f Aii2-Il)
权利要求
1.一种测量液相扩散系数的方法，其特征是通过测量等折射率薄层沿玻璃毛细管轴向扩散的位置和时间，利用以下公式或该公式的变形形式计算液体的扩散系数；
2.根据权利要求1所述的测量液相扩散系数的方法，其特征是对液相扩散溶液浓度 C{Z, )和折射率C )之间为线性关系的稀溶液，或者对液相扩散溶液浓度C1C )和折射率《C t)之间为非线性关系的溶液，进行数据拟合之后代入公式(2)。
3.—种如权利要求1所述测量液相扩散系数的装置，其特征是a.用黄光LED作为光源(1)，经过光阑(2)和准直透镜(3)使其成为平行光，经过宽度可调的狭缝(4)后正入射到装有第一种扩散溶液的毛细管(6)上；b.一端开口的圆柱形槽(5)装入第二种扩散溶液并和装有第一种扩散溶液的毛细管 (6)接触后对接构成扩散池；c.将放大倍率为10X20的电子显微镜系统(9)、(10)固定在最小分度值为0.001mm的电子位移平台(11)上，与以上a和b构成测量毛细管焦点的显微读数和成像系统。
4.如权利要求3所述测量液相扩散系数的装置，其特征是用中心波长λ=580爾，谱线半宽度FWHM=32 nm的黄光LED作为光源进行测量。
全文摘要
一种测量液相扩散系数的方法及装置，属于用黄光LED作为光源基于毛细管成像法测量液体的扩散系数。本发明用透明毛细管构成液相扩散池，利用毛细管成像法特有的折射率空间分辨测量能力，直接观察记录扩散介质的等折射率薄层在毛细管中的扩散规律，基于Fick第二定律计算出液相扩散系数。在室温25℃下测量了丙三醇和纯水之间的扩散系数为0.715×10-5cm2/s，与传统全息干涉法的文献报导值0.720×10-5cm2/s相比，相对误差为0.69%。本发明用毛细管做液相扩散池所需样品量极少，测量速度快、抗干扰能力强、系统稳定性好。
文档编号G01N13/00GK102445406SQ201110283339
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者孙丽存, 普小云, 李宇, 李强 申请人:云南大学