CN109060853B - 一种用于中子反射固液界面实验的温度加载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于中子反射固液界面实验的温度加载装置。该装置将液体池分为两个区域，一个是用于液体流动的流动池，一个是用于实验的样品池，两个池互不干扰，使得温度加载过程中液体流动对样品表面不产生任何扰动。加载温度时，利用水循环恒温器的循环水流过流动池，再通过传热片实现流动池和样品池的热量传递，同时水循环恒温器的温度探头布置在样品池，当样品池及样品达到设定温度时，水循环恒温器转为保温状态，从而精确控制样品的待测表面的温度。该装置具有操作方便、降低实验成本、温度稳定性好以及对样品表面无干扰的特点，可以用于温度加载下固液界面尤其是高分子聚合物固液界面的中子反射实验。
Description
技术领域
本发明属于中子反射实验技术领域，具体涉及一种用于中子反射固液界面实验的温度加载装置。
背景技术
材料表面或者界面处存在着与体相截然不同的性质，归根结底，是由于其在表面或界面处的微观结构的差异，目前测量材料表面界面结构的成熟技术较多，主要有X射线反射、中子反射和椭圆偏振光等技术，其中中子反射技术在测量磁结构、有机高分子界面以及深埋界面方面具有独特的优势。在有机高分子界面及表面测量方面，常常需要将样品表面或界面置于溶液中，以便研究其在溶液中的作用机制或变化规律。在高分子表界面的研究中，温度对高分子界面或表面结构的影响也至关重要，如现在研究的比较多的温敏材料。对于这种情况，采用液体浴加热可以保证温度的稳定性，现有的变温方式是将测试溶液作为循环液的直接变温方式，这样需要消耗较多的溶液，对于较贵的测试溶液，成本较高，而且液体流动容易对测量界面造成干扰，影响实验结果。
当前，亟需设计一种间接变温的用于中子反射固液界面的温度加载装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于中子反射固液界面实验的温度加载装置。
本发明的用于中子反射固液界面实验的温度加载装置，其特点是：所述的温度加载装置包括固定支架、固定螺丝、进水管 、出水管、温度探头接线、液体池、样品、垫片、水循环恒温器、温度探头、镉片Ⅰ和镉片Ⅱ；
所述的固定支架为中空的长方体框架，固定支架的底面密封，固定支架的四个侧面和一个顶面均开孔，固定支架顶面的四个角位置开有均开有与固定螺丝匹配的螺纹孔；
所述的液体池通过固定支架侧面的开孔进入固定支架内并放置在固定支架的底面上，样品放置在液体池上，样品的待测表面向下并朝向液体池，垫片置于样品上，垫片为方形，垫片的中间开有方形孔，样品从垫片方形孔中露出；液体池、样品和垫片通过固定支架顶部的固定螺丝压紧在固定支架内；
所述的液体池包括液体池槽、传热片、隔热层、样品池、流动池和注液孔，液体池槽为顶端开口的方槽，传热片为方形金属片，传热片放置在液体池槽内部，传热片与液体池槽焊接在一起，传热片将液体池槽分成样品池和流动池两个区域，传热片密封流动池；液体池槽的外表面包覆有隔热层；
所述的镉片Ⅰ沿中子入射方向竖直贴在液体池的两个相对的侧面，镉片Ⅱ沿中子入射方向竖直贴在垫片的两个相对的侧面，样品暴露在中子场中；
所述的进水管和出水管的一端分别从与中子入射方向垂直的两个相对的侧面穿过隔热层连通流动池，进水管另一端与水循环恒温器的出水口相连，出水管的另一端与水循环恒温器的回水口相连，温度探头置于样品池中心，温度探头通过温度探头接线与水循环恒温器相连；
样品池与进水管或出水管相同的侧面上开有注液孔。
所述的液体池槽的顶端表面、样品和垫片形状大小相同。
所述的固定支架的材料为航空铝。
所述的进水管和出水管的材料为隔热硅胶。
所述的液体池槽的材料为黄铜。
所述的传热片的材料为紫铜。
所述的隔热层的材料为聚四氟乙烯。
本发明的用于中子反射固液界面实验的温度加载装置将液体池分为两个区域，一个是用于液体流动的流动池，一个是用于实验的样品池，两个池互不干扰，使得温度加载过程中液体流动对样品表面不产生任何扰动，同时传热片为热导率很好的材料，两个池的热量传递很容易，利用水循环恒温器的循环水流过流动池，再通过传热片实现流动池和样品池的热量传递，同时水循环恒温器的温度探头布置在样品池，当样品池及样品达到设定温度时，水循环恒温器转为保温状态，从而精确控制样品的待测表面的温度。
本发明的用于中子反射固液界面实验的温度加载装置具有操作方便、降低实验成本、温度稳定性好以及对样品表面无干扰的特点。本发明的用于中子反射固液界面实验的温度加载装置可以实现温度加载下固液界面尤其是高分子聚合物固液界面的中子反射实验。
附图说明
图1为本发明的用于中子反射固液界面实验的温度加载装置的结构示意图；
图2为本发明的用于中子反射固液界面实验的温度加载装置中的液体池剖面示意图；
图3为本发明的用于中子反射固液界面实验的温度加载装置中的液体池侧视图；
图4为本发明的用于中子反射固液界面实验的温度加载装置中的垫片示意图；
图中，1.固定支架 2.固定螺丝 3.进水管 4.出水管 5.温度探头接线 6.液体池7.样品 8.垫片 9.水循环恒温器 10.温度探头 11.镉片Ⅰ 12.镉片Ⅱ 61.液体池框架 62.传热片 63.隔热层 64.样品池 65.流动池 66.注液孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
以下实施例仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。有关技术领域的人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化、替换和变型，因此同等的技术方案也属于本发明的范畴。
如图1~4所示，本发明的用于中子反射固液界面实验的温度加载装置包括固定支架1、固定螺丝2、进水管 3、出水管4、温度探头接线5、液体池6、样品7、垫片8、水循环恒温器9、温度探头10、镉片Ⅰ11和镉片Ⅱ12；
所述的固定支架1为中空的长方体框架，固定支架1的底面密封，固定支架1的四个侧面和一个顶面均开孔，固定支架（1）顶面的四个角位置开有均开有与固定螺丝（2）匹配的螺纹孔；
所述的液体池6通过固定支架1侧面的开孔进入固定支架1内并放置在固定支架1的底面上，样品7放置在液体池6上，样品7的待测表面向下并朝向液体池6，垫片8置于样品7上，垫片8为方形，垫片8的中间开有方形孔，样品7从垫片8方形孔中露出；液体池6、样品7和垫片8通过固定支架1顶部的固定螺丝2压紧在固定支架1内；
所述的液体池6包括液体池槽61、传热片62、隔热层63、样品池64、流动池65和注液孔66，液体池槽61为顶端开口的方槽，传热片62为方形金属片，传热片62放置在液体池槽61内部，传热片62与液体池槽61焊接在一起，传热片62将液体池槽61分成样品池64和流动池65两个区域，传热片62密封流动池65；液体池槽61的外表面包覆有隔热层63；
所述的镉片Ⅰ11沿中子入射方向竖直贴在液体池6的两个相对的侧面，镉片Ⅱ12沿中子入射方向竖直贴在垫片8的两个相对的侧面，样品7暴露在中子场中；
所述的进水管3和出水管4的一端分别从与中子入射方向垂直的两个相对的侧面穿过隔热层63连通流动池65，进水管3另一端与水循环恒温器9的出水口相连，出水管4的另一端与水循环恒温器9的回水口相连，温度探头10置于样品池64中心，温度探头10通过温度探头接线5与水循环恒温器9相连；
样品池64与进水管3或出水管4相同的侧面上开有注液孔66。
所述的液体池槽61的顶端表面、样品7和垫片8形状大小相同。
所述的固定支架1的材料为航空铝。
所述的进水管4和出水管4的材料为隔热硅胶。
所述的液体池槽61的材料为黄铜。
所述的传热片62的材料为紫铜。
所述的隔热层63的材料为聚四氟乙烯。
实施例1
本实施例的垫片（8）为中间留有方孔的方片，其中方孔便于样品的定位，方孔尺寸为2cm×2cm，材料为不锈钢片，主要是为了保护样品；液体池槽（61）z方向的面、样品（7）和垫片（8）尺寸为5cm×5cm；水循环恒温器（9）为温控范围为0-100℃、温控精度小于0.1℃的商用产品；该温度加载装置的温度稳定达到0.1℃。
Claims (5)
1.一种用于中子反射固液界面实验的温度加载装置，其特征在于：
所述的温度加载装置包括固定支架(1)、固定螺丝(2)、进水管(3)、出水管(4)、温度探头接线(5)、液体池(6)、样品(7)、垫片(8)、水循环恒温器(9)、温度探头(10)、镉片Ⅰ(11)和镉片Ⅱ(12)；
所述的固定支架(1)为中空的长方体框架，固定支架(1)的底面密封，固定支架(1)的四个侧面和一个顶面均开孔，固定支架(1)顶面的四个角位置开有均开有与固定螺丝(2)匹配的螺纹孔；
所述的液体池(6)通过固定支架(1)侧面的开孔进入固定支架(1)内并放置在固定支架(1)的底面上，样品(7)放置在液体池(6)上，样品(7)的待测表面向下并朝向液体池(6)，垫片(8)置于样品(7)上，垫片(8)为方形，垫片(8)的中间开有方形孔，样品(7)从垫片(8)方形孔中露出；液体池(6)、样品(7)和垫片(8)通过固定支架(1)顶部的固定螺丝(2)压紧在固定支架(1)内；
所述的液体池(6)包括液体池槽(61)、传热片(62)、隔热层(63)、样品池(64)、流动池(65)和注液孔(66)，液体池槽(61)为顶端开口的方槽，传热片(62)为方形片，传热片(62)放置在液体池槽(61)内部，传热片(62)与液体池槽(61)焊接在一起，传热片(62)将液体池槽(61)分成样品池(64)和流动池(65)两个区域，传热片(62)密封流动池(65)；液体池槽(61)的外表面包覆有隔热层(63)；
所述的镉片Ⅰ(11)沿中子入射方向竖直贴在液体池(6)的两个相对的侧面，镉片Ⅱ(12)沿中子入射方向竖直贴在垫片(8)的两个相对的侧面，样品(7)暴露在中子场中；
所述的进水管(3)和出水管(4)的一端分别从与中子入射方向垂直的两个相对的侧面穿过隔热层(63)连通流动池(65)，进水管(3)另一端与水循环恒温器(9)的出水口相连，出水管(4)的另一端与水循环恒温器(9)的回水口相连，温度探头(10)置于样品池(64)中心，温度探头(10)通过温度探头接线(5)与水循环恒温器(9)相连；
样品池(64)与进水管(3)或出水管(4)相同的侧面上开有注液孔(66)；所述的液体池槽(61)的顶端表面、样品(7)和垫片(8)形状大小相同；
所述的固定支架(1)的材料为航空铝。
2.根据权利要求1所述的用于中子反射固液界面实验的温度加载装置，其特征在于：
所述的进水管(3)和出水管(4)的材料为隔热硅胶。
3.根据权利要求1所述的用于中子反射固液界面实验的温度加载装置，其特征在于：
所述的液体池槽(61)的材料为黄铜。
4.根据权利要求1所述的用于中子反射固液界面实验的温度加载装置，其特征在于：
所述的传热片(62)的材料为紫铜。
5.根据权利要求1所述的用于中子反射固液界面实验的温度加载装置，其特征在于：
所述的隔热层(63)的材料为聚四氟乙烯。
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