[实用新型]相变温度测量装置

说明书

本实用新型为一种测量装置，特别是相变温度测量装置，涉及物理测量仪器领域。

材料的相变温度一直是材料、物理学科的研究及其应用所关注的重要参数。目前测量材料在液、固态下发生相变的相变温度主要有高温X射线衍射仪及差热分析仪，前者不能用于对非晶态材料、有机物及高聚合物相变温度的测量，后者则是测量精度不高。另外，两者均不能在相变温度测量的全过程中对材料进行连续的、各瞬时状态下的准确研究。

本实用新型的目的是提供一种测量装置，特别是相变温度测量装置，该装置能准确测量各种材料的相变温度以及观察相变的动态过程。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种测量装置特别是相变温度的测量装置，其特征是：作为偏振光源的偏振激光器发出的一束偏振光的光路上，依次设置有加热器及其测温部件、偏振器、聚光棱镜及光探测器，测温部件及光探测器的输出端分别与计算机相连。

本装置的工作原理是：

偏振激光器发出的一束偏振光透过材料时，随材料的不同，其偏振方向都要发生相应的改变。当透过的偏振光入射至偏振器中的偏振片时，若偏振光的偏振方向与偏振片的偏振轴方向垂直，则该入射光将被偏射片吸收，而使透过偏振片的透射光强度为零或最小值。测量时，被测材料的样品将置于作为偏振光源的偏振激光器与偏振器之间的加热器中并被加热，当加热温度到达该样品的相变温度时，由于材料的光学对称性在相变温度要发生显著的改变，而使材料的光学对称性由开始的渐变而发生突变，进而导至透过样品的透射光的偏振方向发生相应的突变而使透过偏振片的透射光强度亦由渐变而发生突变，从而可根据该突变点所对应的温度准确地确定该材料在液、固态下所有的各相变温度。

该偏振光源也可以是白光源通过光源准直器及偏振片后所形成的偏振光源。

也可以是在偏振激光器或所述白光源所形成的偏振光源与加热器之间的光路上再设置一分束器，并在分束器的一束反射光的光路上设置另一光探测器，该另一光探测器的输出端与计算机相连。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、由于是利用光强度的变化而不是藉助X射线的衍射来测量，故可用于对任何材料相变温度的检测。由于相变温度处的光强度有突变，再加上光、电信号的处理较少受到现有仪器测量中常受到的机械部分的精度影响，因而测量精度高。

2、对透过偏振片的光强度的测量是连续而瞬时，如再改变样品内部的升温和降温速率，就可了解该材料在液、固态下内部结构的全部变化及变化的快慢，尤其是在相变温度附近的相变速率。同时测量时勿需粉碎破坏样品。

3、本装置成本低廉，其成本大约为常规用仪器价格的1/10-1/30。

使用白光源通过光源准直器及偏振片后所形成的偏振光源，可使本装置的成本更低、波段范围更宽，能更迅速地适应不同透明度材料相变温度的检测。

分束器及另一光探测器的设置是为了探测偏振激光器或所述白光源所形成的偏振光源的稳定性，从而使材料相变温度的检测结果更准确。

附图的图面说明如下：

图1为相变温度测量装置的示意图。

图2为一种SiO₂玻璃的样品温度T与I_t/I_r的曲线图。

图3为另一种SiO₂玻璃的样品温度T与I_t/I_r的曲线图。

以下结合附图并通过实施例对本实用新型进一步详述：

如图1所示的相变温度测量装置，作为偏振光源的偏振激光器1发出的一束偏振光的光路上，依次设置有分束器2、加热器3及其测温部件、偏振器4、聚光棱镜5及光探测器6，并在分束器的一束反射光的光路上设置另一光探测器7，测温部件与两个光探测器的输出端分别与计算机10相连。

偏振激光器选用偏振的氦氖激光器(波长632.8nm，输出功率2-5mW)。两个光探测器均使用Si-光敏二极管探测器，若使用光电倍增管，虽量子效应高、响应频率宽，但价格高。加热器为电炉，测温部件由热电偶8与热电偶信号输出端相连的运算放大器9组成，热电偶为铂铑-铂热电偶。两个Si-光敏二极管探测器6、7的电信号以及热电偶通过运算放大器的热差电动势信号，三者通过模拟/数字(A/D)转换板传至计算机。