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    重庆时时彩高手带: 外电场作用下液体贴壁附面层透射率的测量方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201610012749.7

    申请日:

    2016.01.08

    公开号:

    CN105606569A

    公开日:

    2016.05.25

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01N 21/59申请日:20160108|||公开
    IPC分类号: G01N21/59 主分类号: G01N21/59
    申请人: 哈尔滨工业大学
    发明人: 贺志宏; 周吉; 董士奎; 刘晗; 梁鸿; 管承红
    地址: 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号
    优先权:
    专利代理机构: 北京君恒知识产权代理事务所(普通合伙) 11466 代理人: 黄启行;张璐
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610012749.7

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.05.18|||2016.06.22|||2016.05.25

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    公开了外电场作用下液体贴壁附面层透射率的测量方法,包括:根据电场强度以及入射光线方向上的液体厚度,确定液体的贴壁附面层区域,并根据所述贴壁附面层区域确定入射光线在样品槽上的入射位置;获取入射光线的入射光强度以及入射光线透过空样品槽之后的第一透射光强度,根据入射光强度和第一透射光强度确定空样品槽的吸光强度;获取入射光线的入射光强度以及入射光线透过装有待测液体的样品槽之后的第二透射光强度;基于入射光强度、空样品槽的吸光强度和第二透射光强度,确定待测液体的透射率。本发明能够解决外加电场作用下电流变液/离子液体附面层内的透射率测量问题。

    权利要求书

    1.一种外电场作用下液体贴壁附面层透射率的测量方法,其特征在
    于包括:
    S1、根据电场强度以及入射光线方向上的液体厚度,确定液体的贴壁
    附面层区域,并根据所述贴壁附面层区域确定入射光线在样品槽上的入射
    位置;
    S2、使入射光线沿着垂直于液体液面和电场的方向、从所述入射位置
    入射,获取入射光线的入射光强度以及入射光线透过空样品槽之后的第一
    透射光强度,根据入射光强度和第一透射光强度确定空样品槽的吸光强
    度;
    S3、使入射光线沿着垂直于液体液面和电场的方向、从所述入射位置
    入射,获取入射光线的入射光强度以及入射光线透过装有待测液体的样品
    槽之后的第二透射光强度;
    S4、基于入射光强度、空样品槽的吸光强度和第二透射光强度,确定
    待测液体的透射率;
    其中,样品槽包括:底座和两个电极板;底座的两侧向上凸起,使得
    底座具有凹型横截面;底座的两端分别设置一个电极板;电极板为
    型凸台结构,包括:垂直于底座的电极板主体和设置在电极板主体侧边的
    水平凸起;水平凸起与底座端部的凹型空腔形状配合;两个电极板分别与
    电源的正负极连接,用于产生电场。
    2.如权利要求1所述的测量方法,其中,水平凸起在水平方向上的
    伸出长度l满足如下关系:
    l=1.25/d
    d = μ 7 ρ + L 0.01 E 3.5 ]]>
    式中,m为样品槽内液体的粘度,单位为:Pa·s;r为样品槽内液体
    的密度,单位为:g/cm3;L为两个电极板之间的距离,单位为:cm;E为
    电场强度,单位为:v/m。
    3.如权利要求1所述的测量方法,其中,样品槽还包括盖板;电极
    板的水平凸起在垂直方向上的厚度与底座侧边的凸起高度相等,水平凸起
    的上表面与底座侧边凸起的上表面在同一平面内,盖板覆盖在底座侧边凸
    起和所述水平凸起之上。
    4.如权利要求3所述的测量方法,其中,所述盖板的与液体接触的
    一面镀铬、并设置有聚焦记号,用于聚焦时作为位置调整的基准。
    5.如权利要求3所述的测量方法,其中,盖板的厚度不超过3mm。
    6.如权利要求3所述的测量方法,其中,底板和/或盖板的材料为:
    CaF2或BaF2。
    7.如权利要求1所述的测量方法,其中,电极板为表面镀铂的钛或
    铌。
    8.如权利要求1所述的测量方法,其中,两个电极板之间的平行度、
    以及盖板与底板之间的平行度不大于0.5%;电极板的加工粗糙度小于
    Ra1.6;底板和盖板加工的光洁度为60-40,光圈3个,平行度不大于0.5%,
    底板和盖板中无气泡、无散射颗粒。
    9.如权利要求1所述的测量方法,其中,水平凸起在垂直方向上的
    厚度不超过3mm。
    10.如权利要求1所述的测量方法,进一步包括:
    在入射光源与样品槽之间设置斩波器,从入射光源产生的光线中截取
    特定频率的波长信号作为入射光线;
    在样品槽与测量单元之间设置两个锁相放大器,分别用于消除斩波器
    的调制频率和交流电频率改变带来的影响,并对从样品槽出射的光信号进
    行放大处理。

    说明书

    外电场作用下液体贴壁附面层透射率的测量方法

    技术领域

    本发明涉及微小尺度物性参数测量领域,尤其涉及外电场作用下液体贴
    壁附面层透射率的测量方法。

    背景技术

    以下对本发明的相关技术背景进行说明,但这些说明并不一定构成本发
    明的现有技术。

    目前,检验微小尺样品透过率的的设备主要是显微镜。其中,红外波段
    由于其不可见性,测量起来要远远比可见波段复杂。红外显微镜目前常用于
    电子设备检测故障预防、红外热成像、微电子芯片电路可靠性分析等领域,
    主要用于测量微量或微小尺度的固体样件,如:测量微小颗粒和微量污染物、
    测量多层次不同组分聚合物、检测半导体器件、集成电路、印刷电路板等。

    已有理论研究表明施加电场后离子液体附面层内透射率会发生较大变
    化,从学术角度而言研究清楚附面层内的通光行为特别是精确的测量出通电
    情况下液体附面层透射率随外加电压的变化对电化学等基础学科领域的发展
    有很大的促进作用。针对此问题红外显微镜在测试机理上无疑也是适用的,
    然而需解决一系列问题,并对待测样品槽和实验系统进行重新设计,如目前
    用红外/可见显微镜测量物质往往是直接将待测物质做成玻片样本或直接放
    置在载物台上测量,这一方式对固体物质固然可行,然而对于液体物质,由
    于载物台上缺乏用以承装液体的容器等相关设备,因此对于测量液体微小尺
    度透过率需要特殊加工适应于微观区域测量的样品件。另外,由于显微镜载
    物台通常都是敞开而非封闭的测量过程中往往容易受到一些诸如外界杂散光
    的影响,若待测物质对光存在强吸收,或存在多频率信号输入情况下,则会
    造成测量结果发生不准。在红外显微镜的实际使用过程中,若待测液体的厚
    度未知,或待测液层的厚度不均匀,由此引发的显微镜聚焦时无法在同一位
    置聚焦,导致每回测量时入射光的通光强度都不一样,以上种种因素都会导
    测量误差,造成无法准确获得此时待测液体的透射率。目前已经公开发表的
    专利或文献中尚未见相关讨论。

    因此,现有技术中需要一种能够准确测量外电场作用下液体微小尺度透
    射率的技术方案。

    发明内容

    本发明的目的在于提出一种外电场作用下液体贴壁附面层透射率的测量
    方法,能够解决外加电场作用下电流变液/离子液体附面层内的透射率测量问
    题。

    根据本发明的外电场作用下液体贴壁附面层透射率的测量方法,包括:

    S1、根据电场强度以及入射光线方向上的液体厚度,确定液体的贴壁
    附面层区域,并根据所述贴壁附面层区域确定入射光线在样品槽上的入射
    位置;

    S2、使入射光线沿着垂直于液体液面和电场的方向、从所述入射位置
    入射,获取入射光线的入射光强度以及入射光线透过空样品槽之后的第一
    透射光强度,根据入射光强度和第一透射光强度确定空样品槽的吸光强
    度;

    S3、使入射光线沿着垂直于液体液面和电场的方向、从所述入射位置
    入射,获取入射光线的入射光强度以及入射光线透过装有待测液体的样品
    槽之后的第二透射光强度;

    S4、基于入射光强度、空样品槽的吸光强度和第二透射光强度,确定
    待测液体的透射率;

    其中,样品槽包括:底座和两个电极板;底座的两侧向上凸起,使得
    底座具有凹型横截面;底座的两端分别设置一个电极板;电极板为
    型凸台结构,包括:垂直于底座的电极板主体和设置在电极板主体侧边的
    水平凸起;水平凸起与底座端部的凹型空腔形状配合;两个电极板分别与
    电源的正负极连接,用于产生电场。

    优选地,水平凸起在水平方向上的伸出长度l满足如下关系:

    l=1.25/d

    d = μ 7 ρ + L 0.01 E 3.5 ]]>

    式中,μ为样品槽内液体的粘度,单位为:Pa·s;ρ为样品槽内液体
    的密度,单位为:g/cm3;L为两个电极板之间的距离,单位为:cm;E为
    电场强度,单位为:v/m。

    优选地,样品槽还包括盖板;电极板的水平凸起在垂直方向上的厚度
    与底座侧边的凸起高度相等,水平凸起的上表面与底座侧边凸起的上表面
    在同一平面内,盖板覆盖在底座侧边凸起和所述水平凸起之上。

    优选地,所述盖板的与液体接触的一面镀铬、并设置有聚焦记号,用
    于聚焦时作为位置调整的基准。

    优选地,盖板的厚度不超过3mm。

    优选地,底板和/或盖板的材料为:CaF2或BaF2。

    优选地,电极板为表面镀铂的钛或铌。

    优选地,两个电极板之间的平行度、以及盖板与底板之间的平行度不
    大于0.5%;电极板的加工粗糙度小于Ra1.6;底板和盖板加工的光洁度为
    60-40,光圈3个,平行度不大于0.5%,底板和盖板中无气泡、无散射颗
    粒。

    优选地,水平凸起在垂直方向上的厚度不超过3mm。

    优选地,根据本发明的测量系统进一步包括:

    在入射光源与样品槽之间设置斩波器,从入射光源产生的光线中截取
    特定频率的波长信号作为入射光线;

    在样品槽与测量单元之间设置两个锁相放大器,分别用于消除斩波器
    的调制频率和交流电频率改变带来的影响,并对从样品槽出射的光信号进
    行放大处理。

    根据本发明的有益效果:

    (1)样品槽底座的两端分别设置与电源正负极连接的电极板,能够
    为样品槽内的液体提高电场,进而测量外电场作用下液体折射率的变化;

    (2)将底座的两侧向上凸起、将电极板设计为型凸台结构,
    使得水平凸起与底座端部的凹型空腔形状配合,便于准确获得样品槽内液
    体的厚度,提高测量结构的准确性;

    (3)电极板的水平凸起在垂直方向上的厚度与底座侧边的凸起高度
    相等,水平凸起的上表面与底座侧边凸起的上表面在同一平面内,底座侧
    边凸起和水平凸起之上覆盖一个盖板,能够避免由于液体表面张力引起的
    液位不平问题;

    (4)在入射光源与样品槽之间设置斩波器,能够截取特定频率的波
    长信号作为入射光源;在样品槽与测量单元之间设置两个锁相放大器,一
    方面能消除斩波器的调制频率和交流电频率改变带来的影响,另一方面能
    够并放大从样品槽出射的光信号,防止因为从样品槽出射的光信号太弱而
    无法获取或无法准确分析出液体折射率。

    附图说明

    通过以下参照附图而提供的具体实施方式部分,本发明的特征和优点将
    变得更加容易理解,在附图中:

    图1是根据本发明的外电场作用下液体贴壁附面层透射率的测量方法
    的原理图;

    图2a是根据本发明的样品槽底座的主视图,图2b是根据本发明的样品
    槽底座的俯视图,图2c是根据本发明的样品槽底座的左视图;

    图3a是根据本发明的样品槽电极板的主视图,图3b是根据本发明的样
    品槽电极板的俯视图,图3c是根据本发明的样品槽电极板的左视图;

    图4a-4e是根据本发明优选实施例中两个电极板的平行度与电场均匀
    性之间的关系示意图;

    图5是发明优选实施例的测量液体贴壁附面层透射率的流程图。

    具体实施方式

    下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施
    方式的描述仅仅是出于示范目的,而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。

    根据本发明的外电场作用下液体贴壁附面层透射率的测量方法,包
    括:

    S1、根据电场强度以及入射光线方向上的液体厚度,确定液体的贴壁
    附面层区域,并根据所述贴壁附面层区域确定入射光线在样品槽上的入射
    位置;

    S2、使入射光线沿着垂直于液体液面和电场的方向、从所述入射位置
    入射,获取入射光线的入射光强度以及入射光线透过空样品槽之后的第一
    透射光强度,根据入射光强度和第一透射光强度确定空样品槽的吸光强
    度;

    S3、使入射光线沿着垂直于液体液面和电场的方向、从所述入射位置
    入射,获取入射光线的入射光强度以及入射光线透过装有待测液体的样品
    槽之后的第二透射光强度;

    S4、基于入射光强度、空样品槽的吸光强度和第二透射光强度,确定
    待测液体的透射率。

    根据本发明的测量方法采用如图1所示的测量系统,包括:入射光源
    10、样品槽20、电源30以及测量单元40。本发明采用样品槽盛放待测液
    体,样品槽20包括:底座21和两个电极板22。其中,底座21的两侧向
    上凸起,使得底座21具有凹型横截面;底座21的两端分别设置一个电极
    板22。图2a是根据本发明的样品槽底座的主视图,图2b是根据本发明的样
    品槽底座的俯视图,图2c是根据本发明的样品槽底座的左视图。底座21两
    侧的两个凸起以及底座两端的两个电极板构成样品槽20的四个侧面,这
    四个侧面形成的半封闭结构可以用于盛放待测液体。由于样品槽20对光
    信号的吸收,光信号透过样品槽20后会受到削弱,若从样品槽20出射的
    光信号过于弱,容易使得测量单元40无法根据较弱的光信号准确分析出
    样品槽20内液体的折射率,甚至使得测量单元40获取不到光信号。为了
    避免这种情况的发生,可以使样品槽20的指定波长范围的光信号的透过
    率不低于某一阈值,如90%。优选地,为了便于光信号的传输,底板21
    的底板21的材料可以为CaF2或BaF2。

    电极板22为型凸台结构,包括:垂直于底座21的电极板主体
    221和设置在电极板主体221侧边的水平凸起222。图3a是根据本发明的
    样品槽电极板的主视图,图3b是根据本发明的样品槽电极板的俯视图,图
    3c是根据本发明的样品槽电极板的左视图。水平凸起222与底座21端部的
    凹型空腔形状配合,所形成的半封闭结构可以用于盛放待测液体。两个电
    极板22分别与电源30的正负极连接,当打开电源30时,两个电极板22
    之间产生电场,使得样品槽20内的液体处于外电场作用下。

    一般金属作为阳极使用的过程中会不断溶解,使得其与镀层之间存在
    空隙,表面的镀层会随着该金属阳极的溶解迅速脱离。由于钛、铌等属于
    阀金属,直接作为电极阳极使用时会钝化而停止反应和导电,所以自身不
    会溶解和腐蚀,当使用钛、铌等阀金属作为电极阳极时不容易因为基底溶
    解导致铂镀层脱落,导电镀层寿命较长。因此,根据本发明的优选实施例。
    电极板22为表面镀铂的钛或铌。

    水平凸起的伸出长度主要由液体的附面层厚度决定,最终又由液体的
    电化学物性质定,即外加电场作用下场强不均匀性的尺寸决定。附面层厚
    度大的,对应电极板的水平凸起的伸出长度可以较小,只要能保证足够的
    待测距离即可。优选地,水平凸起在水平方向上的伸出长度l满足如下关
    系:

    l=1.25/d

    d = μ 7 ρ + L 0.01 E 3.5 ]]>

    式中,μ为样品槽内液体的粘度,单位为:Pa·s;ρ为样品槽内液体
    的密度,单位为:g/cm3;L为两个电极板之间的距离,单位为:cm;E为
    电场强度,单位为:v/m。

    水平凸起在垂直方向上的厚度主要由液体的吸收系数决定,水平凸起
    越薄越难以加工。若水平凸起太厚且样品槽内的液体厚度小于水平凸起厚
    度,则不便于待测液体的添加,同时也不利于准确获取样品槽内的液体厚
    度;若水平凸起样品槽内的液体厚度与水平凸起厚度相等,则可以通过水
    平凸起的厚度准确获取样品槽内液体的厚度,但是此时水平凸起的厚度越
    大,样品槽内的液体厚度相应会增大,若液体吸收系数过大容易削弱透射
    光信号,使得测量单元无法获取透射光信号或者获取的透射光信号太弱,
    以致无法获得液体贴壁附面层的透射率。因此根据不同种类的液体,水平
    凸起的厚度可以相应变化,尽可能在能达到加工精度的条件下做的薄一
    些。根据本发明的优选实施例,水平凸起在垂直方向上的厚度不超过3mm。

    理论上两个电极板22之间应该保持平行,但是实际加工或制作样品
    槽时,由于加工误差,两个电极板之间很难达到完全平行。若电极板22
    不平行将造成液体内电场强度分布不均,造成一定面积内的液体透射率测
    量结果不一致,导致较大测量误差。此外,在通过加入样品槽内的液体体
    积以及样品槽的横截面积确定入射光线方向上的液体厚度时,若样品槽两
    端的电极板22不平行,则按照上述方法获取的液体厚度不准确,也会对
    测量结果产生影响。因此,为了保证测量结果的准确性,有必要使两个电
    极板22保持一定的平行度。

    为了研究电极平行度的加工精度对场强均匀性的影响大小,本发明针
    对50mm×5mm的矩形槽道采用数值模拟的方法研究了不同电极平行度
    时,外加1V电压时的电场场强的分布情况,两个电极板之间的间距为
    5mm。数值模拟表明,按本图中设计的试验件大小,图4a-4e示出了根据
    本发明优选实施例中,两个电极板的平行度与电场均匀性之间的关系,图
    中,从图4a-图4d的平行度分别为5%、2.5%、1%和0.5%,图4e中两个
    电极板完全平行,电场强度的单位为V/m,灰度值越大表面电场强度越大,
    灰度值差别越大表面电场的均匀性越差。从图4a-4e可以看出,两个电极
    板完全平行时,电场强度的均匀性最好,当两个电极板之间不完全平行时,
    平行度越小,电场强度的均匀性越好。当两电极之间平行度小于0.5%时,
    入射光方向上液体内部场强的数值波动(最大/最小值相比匀强电场时的情
    况)小于0.5%,且主要集中在光路上下两端区域,光路中部场强与匀强电
    场几乎没有变化。

    为了考察液体内部场强的数值波动0.5%对透射率测量结果的影响,
    在图4d的条件下,以甲基丙基咪唑碘盐为例继续考察场强变化对透射率
    测量结果的影响。介质的复折射率与复相对介电常数
    ε(ω)=ε1(ω)+iε2(ω)间的关系为[n(ω)+iκ(ω)]2=ε1(ω)+iε2(ω),有实部与虚部分别
    相等,得到

    n(ω)2-κ(ω)2=ε1(ω)2n(ω)κ(ω)=ε2(ω)

    而吸收系数α(ω)与消光系数κ(ω)成正比,二者呈现下面的关系:

    α ( ω ) = 2 ω κ ( ω ) c = 2 h κ ( ω ) c ]]>

    其中ω为角频率,f为频率,c为光速;

    当波长为1520nm,电压为0V时,折射率为1.56292,吸收系数为
    0.474cm-1,电导率为0.8ms/cm-1,此时计算得到κ(ω)的值为
    1.52×10-4×0.474/2/3.14=1.132×10-5cm-1,由此计算得ε1(ω)的值为
    2.44272-1.28×10-10=2.44272,ε2(ω)的值为0.00000035845;

    当波长为1520nm,电压为1V时,折射率为1.56287,吸收系数为
    0.775cm-1,电导率为0.8ms/cm,此时计算得到κ(ω)的值为
    1.52×10-4×0.775/2/3.14=1.875×10-5cm-1,由此计算得到ε1(ω)的值为
    2.44256-3.515×10-10=2.44256,ε2(ω)的值为0.00000058607;

    当波长为1520nm,电压为2V时,折射率为1.56276,吸收系数为
    0.852cm-1,电导率为0.8ms/cm,此时计算得到κ(ω)的值为
    1.52×10-4×0.852/2/3.14=2.062×10-5cm-1,由此计算得ε1(ω)的值为
    2.44222-4.252×10-10=2.44222,ε2(ω)的值为0.00000064448;

    当波长为1520nm,电压为3V时,折射率为1.56266,吸收系数为
    0.945cm-1,电导率为0.8ms/cm,此时计算得到κ(ω)的值为
    1.52×10-4×0.945/2/3.14=2.287×10-5cm-1,由此计算得ε1(ω)的值为
    2.4419-5.23×10-10=2.4419,ε2(ω)的值为0.00000071476;

    由于以上电压均是针对两个电极板之间的距离为5cm、电源电压从1V
    变到3V为例,此时场强增大了两倍(场强变化为200%),而ε1(ω)仅仅变化
    了1.392×10-4,ε2(ω)也就变化了9.96%,据此分析,可以忽略场强变化0.5%
    对实验结果造成的误差。因此,根据本发明的优选实施例,两个电极板的
    平行度保持在0.5%以内。

    电极板22可以通过导线与电源40连接。比如,将导线的一端焊接在
    电极板上,导线的另一端与电源的正极或负极相连;再比如,在电极板上
    设置伸出单元,导线的一端通过固定夹与电极板连接,或者该伸出单元上
    开设用于连接导线的小孔,导线的一端直接缠绕在该小孔上。根据本发明
    的优选实施例,电极板上设置有与电极板一体化的伸出单元50,以便于与
    电源连接,如图3a、3b所示。细小的铂丝通过氩弧焊与铂片连接,在铂
    丝外套一层?;げ?,从而防止在测量过程中铂丝与光谱仪样品腔的壁面发
    生接触导致漏电;或者,用电极夹夹住铂片多出玻璃槽的部分,并用导线
    将电极夹与外部的电源40相连。

    样品槽的底座和两块电极板可以通过光学冷胶粘结在一起,粘结时需
    注意光学冷胶不能渗出胶合水平面,以免对显微镜通过产生影响,同时胶
    合时必须保证两个电极板始终保持与底座垂直的状态。胶合完后放入干燥
    箱干燥12h后倒入待测液体,再静置6h,以确保样品槽内的液体无泄漏。
    根据本发明的一个优选实施例,在进行测量时,首先将样品槽放置在
    Bruker-hypersion红外显微镜的移动平台上,在样品槽的四周放置粘土以
    固定样品槽的位置。

    靠近电极板的液体由于表面张力的存在,其液体不均匀,从而会对入
    射光线产生折射和/或反射问题,影响测量结果的准确性。此外,当样品
    槽内的液体厚度较小时,在液体表面张力的作用下,液体的液面容易不平,
    使得不同入射位置处的液体厚度不一致,影响测量结果的准确性。为了消
    除液体表面张力对测量结果的优选,可以为样品槽设计一个盖板23,并使
    得电极板的水平凸起在垂直方向上的厚度与底座侧边的凸起高度相等,水
    平凸起的上表面与底座侧边凸起的上表面在同一平面内,保证样品槽内的
    液体厚度与水平凸起的厚度相等,然后在底座侧边凸起和水平凸起之上、
    即液面上侧覆盖盖板,使得液面与水平凸起的伸出部分平行,如此便可以
    保证样品槽内液体厚度的一致,避免由于液体表面张力引起的液位不平问
    题。

    为了提高多次测量结果的准确性和精确性,在每次测量之前需要通过
    调整样品槽的位置进行聚焦。根据本发明的优选实施例,在盖板23的与
    液体接触的一面镀铬、并设置有聚焦记号,用于聚焦时作为位置调整的基
    准,比如,根据实际测量的液体贴壁附面层的厚度范围、或者按照固定的
    距离间隔,在盖板23的与液体接触的一面制十字形标记。盖板23的厚度
    越大,对光信号的吸收作用越强,从而削弱了从样品槽20出射的光信号
    的强度,不便于准确获取液体附面层的折射率。根据本发明的优选实施例,
    盖板23的厚度不超过3mm。盖板23的厚度若过小,则容易在液体的浮
    力作用下漂浮在液体上侧,无法完全消除液体表面张力对液体厚度均一性
    的影响。优选地,盖板23的厚度为3mm。优选地,为了便于光信号的传
    输,底板21的底板21的材料可以为CaF2或BaF2。

    入射光源10产生的入射光线从靠近电极板22的液体附面层位置处、
    沿着垂直于液体液面和电场的方向入射。测量单元40位于入射光线的光
    路上,用于接收从样品槽20出射的光信号并分析获取外电场作用下液体
    贴壁附面层的透射率。

    入射光源10产生的入射光线有可能包括其他波段的杂波,影响测量
    结果的准确性。为了防止这种问题的出现,可以在入射光源10与样品槽
    20之间设置斩波器,以截取特定频率的波长信号作为入射光源。同时在样
    品槽20与测量单元40之间设置两个锁相放大器,一方面能消除斩波器的
    调制频率和交流电频率改变带来的影响,另一方面能够并放大从样品槽出
    射的光信号,防止因为从样品槽出射的光信号太弱而无法获取或无法准确
    分析出液体折射率。图5示出了根据本发明优选实施例中测量液体贴壁附
    面层透射率的流程图,图中,连续光谱光源11发出的入射光线经过汇聚
    透镜组12、斩波器13和单色仪14后形成单色光,然后通过红外面聚焦镜
    15和红外显微镜16聚焦后穿透样品槽内的液体,从样品槽出射的光信号
    进入红外探测器41,红外探测器41根据接收到的光信号产生的电流进入
    一级锁相放大器42,将电流相应放大之后再进入二级锁相放大器43,经
    二级锁相放大器43处理之后的光信号进入计算机44,计算机44根据接收
    的光信号进行分析计算,确定液体贴壁附面层的透射率。一级锁相放大器
    42主要用来消除斩波器13的调制频率带来的影响,二级锁相放大器43
    主要用于消除交流电频率改变给测量带来的影响。通过这两个锁相放大器
    的作用,可以提取到特定频率的待测信号,排除噪声信号,并增强输入计
    算机的光信号以方便测量。图中的斩波器控制器60用于控制斩波器13、
    一级锁相放大器42和二级锁相放大器43。

    由于电场对液体折射率的影响不大,而且液体附面层的厚度较小,为
    了准确测量外电场作用下液体贴壁附面层的透射率,必须保证测量装置具
    有较高的测量精度。根据本发明的优选实施例,两个电极板之间的平行度、
    以及盖板与底板之间的平行度不大于0.5%;电极板的加工粗糙度小于
    Ra1.6;底板和盖板加工的光洁度为60-40,光圈3个,平行度不大于0.5%,
    底板和盖板中无气泡、无散射颗粒。

    根据本发明的测量方法也可以用于测量非电场作用下液体的透射率。
    当待测液体的厚度较小时,采用常规的测量系统难以保证待测液体的液面
    高度一致。通过采用本发明的样品槽,能够准确获取待测液体的厚度,并
    且能够避免由于液体表面张力引起的液位不平问题?;诖?,本发明也可
    以应用于梯度液体(即具有非均匀透射率的液体)透射率的测量、具有浓
    度差的溶液中不同位置处液体透射率的测量等领域。生物体的生物膜厚度
    较小,而生物膜的两侧以及内部存在着大量的生物化学反应。由于本发明
    可以测量微小尺度范围内的液体透射率,因此也可以用应用于生物膜厚度
    反演及其光学特性测量、不同类型细胞的红外透射率测量等领域。

    虽然参照示例性实施方式对本发明进行了描述,但是应当理解,本发明
    并不局限于文中详细描述和示出的具体实施方式,在不偏离权利要求书所限
    定的范围的情况下,本领域技术人员可以对所述示例性实施方式做出各种改
    变。

    关 键 词:
    外电 作用 液体 附面层 透射率 测量方法
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