专利名称：金属大气腐蚀准原位激光拉曼光谱池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及金属大气腐蚀测量，特别提供了一种金属大气腐蚀准原位激光拉曼光谱池。
在金属的大气腐蚀过程中，金属/极薄水溶液层/大气构成的界面层起着至关重要的作用，因为它决定着腐蚀反应的速度和机理，为了研究监测大气腐蚀行为，就需要探测该界面上变化和作用的信息，在过去的几十年中，X-射线光电子谱(XPS)、低能电子衍射(LEED)、二次离子质谱(SIMS)以及俄歇电子能谱(AES)等已被用干研究金属的大气腐蚀，这一切在推动金属的大气腐蚀研究方面起了很大的作用，然而，这些方法都是非原位的，即腐蚀过程的发生与测试是在不同的场合或条件下进行的，在将样品由腐蚀条件转移到测试条件的过程中，很容易发生某些干扰分析结果的变化，甚至测试条件与腐蚀条件差别过于悬殊(如测试时需高真空，而腐蚀时则是有较高湿度和一定的腐蚀气体组分的大气条件)使结果失真或给出错误的结论。因此，发展原位分析技术是包括大气腐蚀在内的金属腐蚀学发展的必然要求，D.Persson等人( D.Persson，C.Leygraf，J.Electrochem.Soc.，140(5)，19931256)首先建立了原位红外反射吸收谱(IRAS)的大气腐蚀研究系统，红外光谱用于该方面的原位研究，虽然水的干扰由于大气腐蚀是极薄液膜中的过程而影响较小，但光窗要用盐片，且不同的研究体系要采用不同红外吸收限度的盐片，另还要对盐片对腐蚀过程的可能干扰加以考虑。激光拉曼光谱作为一种仪器分析技术手段的优点主要是1)水的拉曼信号非常弱，且在一定的表面上具有表面增强效应，使表面上的信号得到特别的加强或突出，所以，是一种研究固/水介面的较理想的手段；2)由于激发光线采用的是激光，较容易找到合适的光窗材料，封闭的体系可通过光窗实现研究，这使得它在金属腐蚀机理研究方面大有用武之地。但是到目前为止，尚未见到激光拉曼光谱在金属大气腐蚀研究中应用的报道。
本实用新型的目的是利用激光拉曼光谱探测界面变化方面的优势，建立起能用激光拉曼光谱获得大气腐蚀过程的准原位信息的方法。
本实用新型提供了一种金属大气腐蚀准原位激光拉曼光谱池，其特征在于光谱池为密团的样品腔(1)，腔体(1)上装有光窗(3)，并且设置出入气口(8)(9)，出入气口上加装阀门。样品腔可做成有利于样品的放置和腐蚀气体均匀分布的任何形式和形状，可以是单一结构的，也可以是多重结构的，可以把至少一个光窗做成活动的(方便地取下安上)，既作光窗用也作样品放入口使用，也可以另开样品放入口(单一功能的)。本实用新型可以建立一个或多个大气腐蚀样品腔，这种腔在腐蚀气体的入口和出口分别有独立的开关阀，并装有可供激光入射到样品的表面和由此散射出的拉曼散射光出射的光窗，这种大气腐蚀样品腔与实验室的受控大气腐蚀系统配合使用，将安装了金属样品的腔串接到受控大气腐蚀系统中进行气体腐蚀，当需做拉曼光谱检测时，将该大气腐蚀样品腔上的腐蚀气体的入口和出口关闭，以维持样品腐蚀环境的稳定，并可根据实际研究体系的需要，将样品腔的容积做大，以满足样品更大的腐蚀环境稳定性的要求，把该腔移到拉曼光谱仪样品台上进行拉曼测试分析，测试后可重新将该大气腐蚀样品腔串接到受控大气腐蚀系统中，实现对金属样品的大气腐蚀过程的监测分析和研究。
与以往的金属大气腐蚀研究技术相比，使用本实用新型提供的技术有如下优点1.因为在金属拉曼测试时已关闭了样品腔的腐蚀气体入口和出口，在拉曼采样时间内，腔内金属样品表面的环境不会有显著的改变，所获得的拉曼信息基本是原位水平的，特别适合于研究腐蚀机理和缓蚀剂作用机理；2.样品的受控腐蚀与拉曼测试是截然分开的，不会因为样品腐蚀过程的较长而妨碍了拉曼谱仪的使用效率，也可以同时用步个大气腐蚀样品腔进行研究；3.因为激光拉曼的激发光是激光，因此，可以选到理想的大气腐蚀样品腔的光窗材料；4.由于在某些条件下，可以获得表面增强的拉曼信号，特别有利于研究一些金属材料受某些腐蚀气体组分在腐蚀发生的最初阶段的行为和作用情况。
以下结合附图通过实施例详述本实用新型附
图1为单光窗金属大气腐蚀准原位激光拉曼光谱池；附图2为单出口单光窗金属大气腐蚀准原位激光拉曼光谱池；
附图3为双光窗金属大气腐蚀准原位激光拉曼光谱池。
实施例1附图1是在180°收集拉曼散射光且拉曼仪样品台是水平的拉曼仪器的条件下，大气腐蚀样品腔的结构示意图，(1)是腔体，用上下底面平行的柱状聚四氟乙烯制成，从(1)的上部开一圆柱形空腔(2)作为腐蚀腔，腐蚀腔(2)由二个同轴圆柱形空间部分构成，呈阶梯状，下部的用于放置金属样品，金属样品的形状和尺寸与该部分配合，使样品的放置稳固；上部分的大圆柱空间，用于充填和流通腐蚀性气体，以半径大于圆柱腔部分半径的平面石英玻片(3)，并通过硅橡胶垫圈(4)封盖于腔(2)的上面，(3)的固定用塑料压圈(5)压在(3)的上面并通过(5)外沿部分的通孔，以螺钉直接拧在(1)的上表面，(6)和(7)是开口于腔(2)侧壁上的腐蚀性气体的入口和出口，(6)和(7)在腔体(1)的外侧开口部分是螺纹结构，用于向外连接导通管及阀，(8)和(9)是安装在腐蚀气体入口(6)和出口(7)上的开关阀，均是耐大气腐蚀并不会对实验产生干扰的气密阀，(8)和(9)与(6)和(7)外部螺纹配合的接头部件加惰性密封垫接在腔体(1)的侧面。
当进行实验时，拧下固定用压圈(5)上的螺钉，取下压圈(5)和石英玻片(3)，将待分析研究的金属材料样品嵌入腔(2)下部凹槽内，然后装上石英玻片(3)并用压圈(5)和螺钉固定，再将整个大气腐蚀样品腔连入受控大气腐蚀系统，打开阀(8)和(9)，达到预定的腐蚀时间后，分别关闭阀(8)和(9)，取下整个大气腐蚀样品池，并直接平放(石英窗面朝上)在拉曼仪样品台上进行拉曼分析研究，如需继续腐蚀后进行拉曼分析研究，则重复以上操作。
实施例2与实施例1不同的是仅有一个出入气口。
实施例3当激发激光与拉曼散射光的收集方向不是180℃时，至少要采用两个光窗，附图2给出了双光窗的准原位大气腐蚀拉曼光谱研究池的实施例。在附图2中，(1)是腔体，由耐实验条件腐蚀的合成材料制成(如聚四氟乙烯或有机玻璃等)(3)是石英窗片(2)是腐蚀腔，样品放置于底面之上，并有足够的空间以充填腐蚀性气体；(4)是密封垫圈；(5)是固定光窗石英片(2)的压圈，以螺钉固定在腔体(1)上，(8)和(9)分别是连接在样品腔上的腐蚀气体的入口阀和出口阀，是耐实验条件下气体腐蚀并不会影响研究结果的气密阀，通过这两个阀可将整个大气腐蚀拉曼池连入实验室受控大气腐蚀系统中。
权利要求1.一种金属大气腐蚀准原位激光拉曼光谱池，其特征在于该光谱池为密团的样品腔(1)，腔体(1)上装有光窗(3)，并且设置出入气口(8)(9)，出入气口上加装阀门。
专利摘要一种金属大气腐蚀准原位激光拉曼光谱池,其特征在于:该光谱池为带光窗的密闭样品腔。本实用新型利用激光拉曼光谱探测界面变化方面的优势,建立起能用激光拉曼光谱获得大气腐蚀过程的准原位信息,具有准确真实反应大气腐蚀状态的优点。
文档编号G01N17/00GK2284393SQ9623886
公开日1998年6月17日 申请日期1996年10月24日 优先权日1996年10月24日
发明者严川伟, 曹楚南, 林海潮, 杜元龙 申请人:中国科学院金属腐蚀与防护研究所