专利名称：红外快速晶体生长速度测定仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种红外快速晶体生长速度测定仪，特别是用于测定熔点600℃以上的液态金属或合金中的快速晶体生长速度。
目前国内外用于测定晶体生长速度只有两种技术，一种是高速摄影法，另一种是双红外二极管法，高速摄影法的缺点很多，一是摄影速度一般在每秒10000张以下，因此时间分辨不能达1μS量级，从而不可能精确测定50m/s以上的快速枝晶生长速度；二是高速摄影机的快门触发很难与再辉过程的起始点同步控制，摄影成功率较低；三是电影胶片的冲洗和此后的图象分析过程复杂，必须专业人员协助处理；四是整个测定实验过程复杂，必须2-3人合作进行，并且实验成本非常昂贵，而双红外二级管法由于试样尺寸较小，而试样表面上两个特定位置的距离需要根据光学系统的特征参数计算，误差较大，二是这种方法只适用于悬浮无容器凝固，而不适用于其它深过冷方法，三是必须采用外部籽晶诱发质形核，测定过程较复杂，四是采用这种方法必须至少2人合作实验，并且操作复杂，实验效率低。
本实用新型的目的在于提供一种结构简单，操作简单且测量精度优于现有技术的特殊光学红外快速晶体生长速度测定仪，本测定仪克服了现有的“高速摄影法”和“双红外二极管法”的各种缺陷本实有新型目的的达到是通过下述结构实现的。
本实用新型红外快速晶体生长速度测定仪包括一个镜筒6，置在镜筒一端的透镜片1，一个可沿镜筒纵向移动的定位环5，定位环前端的定位板3上置有红外二极管2。
所述镜筒6的另一端或后端装有螺帽4，与镜筒6螺纹连接；所述镜筒6前端装有一定位套7和透镜镶嵌螺帽8，镜筒6与透镜镶嵌螺帽8用螺纹连接，定位套7和透镜镶嵌螺帽8之间为静配合，凸透镜1嵌在前端的螺帽8内；所述的定位环5置于镜筒6内，所述的红外二极管2的管壳与定位板3用静配合连接，红外二极管2的光敏面与凸透镜1的后焦面相对。
本实用新型的使用是通过透镜1将影像反映到单一红外线二级管2上，由瞬态放大器13对数据信息进行放大，最终在记录仪14上得到需要的时间值后，用被测物体的尺寸除以时间，即可得到平均生长速度。
对本实用新型的结构及该装置如何测定晶体生长速度的使用方法的上述说明，足以使本领域技术人员理解。与本实用新型配合使用的瞬态放大器及记录仪均是市场上出售的现有产品。
下面结合一实施例对本实用新型进一步描述。
图1是本实作新型测定仪的纵剖示图；图2是本实用新型测定仪与其它公知仪器配合使用，进行测定和计算的示意图；图1和图2中，1是凸透镜，2是单一红外二级管(大光敏面红外二极管)，3是红外二极管定位板，4是后端螺帽，5是定位环，6是镜筒，7是定位套，8是透镜镶嵌螺帽，9是红外温度计，10是石英玻璃分光镜(45°)11是深过冷液态金属试样，12是红外快速晶体生长速度测定仪，13是瞬态放大器，14是多通道瞬态记录仪。在图1所示的本实用新型的剖示图中，透镜镶嵌螺帽8与定位套7之间为静配合，从而将石英透镜1牢固地镶在螺帽8内，并保证良好定位精度，镜筒6与透镜镶嵌螺帽8用螺纹连接，红外二极管2的管壳与定位板3用静配合连接，定位环5将红外二极管定位板3固定在镜筒6内，并保证红外二极管的光敏面恰好位于透镜1的后焦面上，后端螺帽4与镜筒6靠螺纹连接，将定位环5固定在镜筒6内，红外二极管2的输出信号由二根引线从后端螺帽4的尾孔中引出，透镜1必须用石英玻璃制造，红外二极管定位板3可用硬塑料制造，其它所有零部件均用黄铜制造。
使用时，如图2，需要与一台瞬态放大器13，一台多通道瞬态记录仪14和一只红外温度计9配合使用。在给定实验场合，首先将测定仪12和瞬态放大器13连接起来，并接入瞬态记录仪14的通道之一，然后将红外温度计9接入瞬态记录仪14的通道之二，采用悬浮熔炼，或感应熔炼使试样11熔化，借助石英玻璃分光镜10上的瞄准圆圈使测定仪12和红外温度计9均瞄准试样11；在无容器处理或玻璃净化条件下使液态金属试样11达到深过冷状态，其过冷度和冷却曲线由红外温度计9连接检测，并由瞬态记录仪14的2#通道记录下来，本测定仪12的输出电压信号首先经瞬态放大器13前置放大，然后由瞬态记录仪14的1#通道记录下来。记录下的再辉曲线中可测定出再辉时间tR。测定结束后取出冷却至室温的试样11，用游卡尺测量试样11的尺寸L，则可以得出在一定过冷度下的晶体生长速度值V＝L/tR。
本发明与现有技术相比具有如下的优点1)适用于熔点高于823K，过冷度大于30K的深过冷熔体中快速晶体生长速度的测定。
2)测量范围极其广泛，可过(V＝0.01-500m/s)4个数量级的跨度。
3)测量过程中时间分辨率极高，达0.25μs水平。
4)工作温度15-50℃，在通常环境条件下均可使用。
5)结构简单，制造方便，造价仅1000元人民币。
6)使用简便，一人即能完成整个液态金属深过冷与快速晶体生长速度测定实验。
上述的仅是本实用新型的一种实施例，本实用新型还可有多种设计变换。本实用新型的保护范围不受上述实施例的限制，而是由权利要求书的保护范围确定。
权利要求1.一种红外快速晶体生长速度测定仪，其特征在于它包括一个镜筒(6)，置在镜筒一端的凸透镜(1)，一个可沿镜筒纵向移动的定位环(5)，定位环前端的定位板(3)上置有红外二极管(2)。
2.按权利要求1所述的测定仪，其特征在于所述镜筒(6)的另一端或后端装有螺帽(4)，与镜筒(6)螺纹连接；所述镜筒(6)前端装有一定位套(7)和透镜镶嵌螺帽(8)，镜筒(6)与透镜镶嵌螺帽(8)用螺纹连接，定位套(7)和透镜镶嵌螺帽(8)之间为静配合，凸透镜(1)嵌在前端的螺帽(8)内；所述的定位环(5)置于镜筒(6)内，所述的红外二极管(2)的管壳与定位板(3)用静配合连接，红外二极管(2)的光敏面与凸透镜(1)的后焦面相对。
3.按权利要求2所述的测定仪，其特征在于凸透镜(1)为石英玻璃制造，红外二极管(2)为大光敏面红外二极管，红外二极管定位板(3)为硬塑料制造，后端螺帽(4)，定位环(5)，镜筒(6)，定位套(7)和透镜镶嵌螺帽(8)均为黄铜制造。
专利摘要本实用新型提供了一种结构简单，操作简单且测量精度优于现有技术的特殊光学红外快速晶体生长速度测定仪，本实用新型红外快速晶体生长速度测定仪包括一个镜筒(6)，置在镜筒一端的透镜片(1)，一个可沿镜筒纵向移动的定位环(5)，定位环前端的定位板(3)上置有红外二极管(2)。本测定仪克服了现有的“高速摄影法”和“双红外二极管法”的各种缺陷。
文档编号G01N21/35GK2233582SQ95213009
公开日1996年8月21日 申请日期1995年6月19日 优先权日1995年6月19日
发明者魏炳波 申请人:西北工业大学