CN204945049U - 一种基于iccd的高场电致发光测量装置 - Google Patents

一种基于iccd的高场电致发光测量装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种基于ICCD的高场电致发光测量装置，包括电致发光装置和采集电致发光装置中绝缘聚合物发光现象的图像采集装置两部分构成的，所述电致发光装置是由样品室1、设置在样品室内致使绝缘聚合物发光的电极2、设置在样品室内调节电极温度的温控装置、为样品室及其内部元件供电的电源设备3以及连接样品室和电源设备的击穿保险器4共同组成的。本实用新型的有益效果是，观察直观，观察效果好。

Description

一种基于ICCD的高场电致发光测量装置
技术领域
本实用新型涉及电极发光现象检测领域，特别是一种基于ICCD的高场电致发光测量装置。
背景技术
绝缘聚合物材料的电致发光现象通常非常微弱,波长范围在300-800nm。很多学者都是通过高灵敏度的光电倍增管(PMT)和光子计数器进行测试。实验过程中为了避免高压下电极边缘的空气放电等因素对电致发光测量的影响,人们采取了很多措施。例如将样品浸没在液体绝缘介质中、降低暗室内的大气压或者增加暗室内的大气压等。但是这些措施都不能完全避免放电现象的干扰。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决上述问题，设计了一种基于ICCD的高场电致发光测量装置。
实现上述目的本实用新型的技术方案为，一种基于ICCD的高场电致发光测量装置，包括电致发光装置和采集电致发光装置中绝缘聚合物发光现象的图像采集装置两部分构成的，所述电致发光装置是由样品室1、设置在样品室内致使绝缘聚合物发光的电极2、设置在样品室内调节电极温度的温控装置、为样品室及其内部元件供电的电源设备3以及连接样品室和电源设备的击穿保险器4共同组成的，所述图像采集装置是由采集样品室发光现象的具有自动调焦功能的镜头5、与具有自动调焦功能的镜头连接用于成像的ICCD6、与ICCD连接并控制其工作的控制器7以及与ICCD连接并负责显示图像的计算机8共同组成的。
所述ICCD6为PI-MAX型ICCD，所述控制器7为ST-133控制器。
所述样品室1为两端封闭的圆筒状结构，所述样品室上设有进气口9和出气口10。
所述样品室1上还设有三个观察窗口12，所述观察窗口上安装有透射率超过90%的石英玻璃。
所述样品室1上还设有检测其内部气压的气压表13。
所述进气口9处安装有进气阀门，所述出气口10处安装有真空泵。
所述温控装置是由PID控制器14、继电器15和加热棒16依次电性连接构成的，所述控制器还电性连接有温度传感器19。
所述电极2是由支架17、固定在支架上的圆筒电极18、位于圆筒电极侧表面上用于挤压固定绝缘聚合物的圆环电极20以及驱动圆环电极向圆筒电极挤压绝缘聚合物的带有弹簧21的聚四氟乙烯挡板11共同组成的。
所述三个观察窗口中的一个与具有自动调焦功能的镜头对接，用于采集图像，另外两个备用。
所述加热棒16和温度传感器19都插入圆筒电极内，且加热棒的位置要远离绝缘聚合物，温度传感器的位置靠近绝缘聚合物。
利用本实用新型的技术方案制作的基于ICCD的高场电致发光测量装置，基于ICCD的高场电致发光测量装置设计,其能够对电致发光现象进行成像,这样可以对电致发光的现象进行更加直观的认识。
附图说明
图1是本实用新型所述基于ICCD的高场电致发光测量装置的连接结构示意图；
图2是本实用新型所述样品室的横截面结构示意图；
图3是本实用新型所述电极的结构示意图；
图中，1、样品室；2、电极；3、电源设备；4、击穿保险器；5、具有自动调焦功能的镜头；6、ICCD；7、控制器；8、计算机；9、进气口；10、出气口；11、聚四氟乙烯挡板；12、观察窗口；13、气压表；14、PID控制器；15、继电器；16、加热棒；17、支架；18、圆筒电极；19、温度传感器；20、圆环电极；21、弹簧。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行具体描述，如图1-3所示，一种基于ICCD的高场电致发光测量装置，包括电致发光装置和采集电致发光装置中绝缘聚合物发光现象的图像采集装置两部分构成的，所述电致发光装置是由样品室1、设置在样品室内致使绝缘聚合物发光的电极2、设置在样品室内调节电极温度的温控装置、为样品室及其内部元件供电的电源设备3以及连接样品室和电源设备的击穿保险器4共同组成的，所述图像采集装置是由采集样品室发光现象的具有自动调焦功能的镜头5、与具有自动调焦功能的镜头连接用于成像的ICCD6、与ICCD连接并控制其工作的控制器7以及与ICCD连接并负责显示图像的计算机8共同组成的。其中，所述ICCD6为PI-MAX型ICCD，所述控制器7为ST-133控制器；所述样品室1为两端封闭的圆筒状结构，所述样品室上设有进气口9和出气口10；所述样品室1上还设有三个观察窗口12，所述观察窗口上安装有透射率超过90%的石英玻璃；所述样品室1上还设有检测其内部气压的气压表13；所述进气口9处安装有进气阀门，所述出气口10处安装有真空泵；所述温控装置是由PID控制器14、继电器15和加热棒16依次电性连接构成的，所述控制器还电性连接有温度传感器19；所述电极2是由支架17、固定在支架上的圆筒电极18、位于圆筒电极侧表面上用于挤压固定绝缘聚合物的圆环电极20以及驱动圆环电极向圆筒电极挤压绝缘聚合物的带有弹簧21的聚四氟乙烯挡板11共同组成的；所述三个观察窗口中的一个与具有自动调焦功能的镜头对接，用于采集图像，另外两个备用；所述加热棒16和温度传感器19都插入圆筒电极内，且加热棒的位置要远离绝缘聚合物，温度传感器的位置靠近绝缘聚合物。
本技术方案的特点是采用了普林斯顿仪器生产的PI-MAX型的ICCD及SP1900具有自动调焦功能的镜头进行拍摄和光谱采集，从而对电致发光现象进行成像,这样可以对电致发光的现象进行更加直观的认识。除此之外,该系统还包含了电源设备、样品室、击穿保险器、真空系统、温控装置、计算机。
在本技术方案中，ICCD为增强型电荷耦合器件，ICCD为IntensifiedCCD的缩写，CCD为电荷耦合器件Charge-CoupledDevice的缩写。所述PI-MAX型增强型电荷耦合器件是用于检测微弱光信号的CCD。其具有1024×256的面阵,最快曝光时间为2ns,具有低噪声,高灵敏度的优良性能。ST-133控制器是ICCD的控制器件,主要负责给ICCD提供电源,对ICCD提供扫描控制、曝光时间控制以及I/O口的连接等。
在本技术方案中，具有自动调焦功能的镜头采用SP1900型具有自动调焦功能的镜头,焦距为300mm。其内部装有校正色散的光学系统,采用步进电机控制,最小步距0.0025nm,扫描范围0-1400nm,其分辨率为0.1nm,精确度±0.2nm,拥有三块光栅。SP1900拥有数字光栅扫描机制,能够全波长扫描。内置USB1.1和RS-192接口和计算机连接。
在本技术方案中，样品室是容纳电极、绝缘聚合物、温控装置以及供电设备的容器。样品室的整体结构成一个两端封闭的圆桶状,为了保证内部的真空度,采用不锈钢制成。样品室应尽量小,但是考虑到实验过程要在高电压的情况下进行,为了防止空气放电现象,应增加安全距离,样品室不宜太小,综合考虑各因素采用直径为219mm厚度为4mm的不锈钢桶制成。样品室内部装有电极支架。样品室开有三个窗口,窗口装有光学石英玻璃,其对波长300nm-800nm的透射率为90%以上。绝缘聚合物的EL信号通过中间的石英窗口照射到ICCD的镜头或者具有自动调焦功能的镜头的入射狭缝,另外两个窗口为备用窗口。还有压力表、接线柱组、以及进气口和出气口都是通过法兰与样品室壳体连接,中间夹无氧铜垫以保证其密封性。高压接线柱用于连接电极的高压端和电源,接地接线柱和样品室壳体以及电极的低压端相连,用来接地,二者都是通过陶瓷套管和样品室壳体绝缘。接线柱组有8个小接线柱,同样采用陶瓷套管和样品室壳体绝缘,用于连接样品室壳体内部的传感器和加热棒等。出气口处安装有真空泵，进气口处安装有进气阀门。
在本技术方案中，电极由支架、加热棒、温度传感器、圆柱电极、圆环电极和聚四氟乙烯挡板等构成。支架装在样品室腔体内,起到固定电极的作用。加热棒和温度传感器都插入到圆柱电极内部,加热棒应该远离绝缘聚合物,这样可以保证绝缘聚合物的受热比较均匀,保证绝缘聚合物温度和设定温度之间的误差较小。圆柱电极和圆环电极采用紫铜材料制成,为了防止在高压下其边缘会有空气放电产生,电极的边缘都进行了半径为3mm的倒角处理。圆柱电极直接固定在支架上。圆环电极的固定采用聚四氟乙烯(PTFE)挡板。因为聚四氟乙烯具有耐高温(正常工作温度达250℃),耐腐蚀,而且具有优良的介电性能。固定采用弹簧压紧的方式,这样方便于绝缘聚合物的装卸,而且可以保证电极和绝缘聚合物之间良好的接触。
上述技术方案仅体现了本实用新型技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本实用新型的原理，属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于ICCD的高场电致发光测量装置，包括电致发光装置和采集电致发光装置中绝缘聚合物发光现象的图像采集装置两部分构成的，其特征在于，所述电致发光装置是由样品室（1）、设置在样品室内致使绝缘聚合物发光的电极（2）、设置在样品室内调节电极温度的温控装置、为样品室及其内部元件供电的电源设备（3）以及连接样品室和电源设备的击穿保险器（4）共同组成的，所述图像采集装置是由采集样品室发光现象的具有自动调焦功能的镜头（5）、与具有自动调焦功能的镜头连接用于成像的ICCD（6）、与ICCD连接并控制其工作的控制器（7）以及与ICCD连接并负责显示图像的计算机（8）共同组成的。
2.根据权利要求1所述的基于ICCD的高场电致发光测量装置，其特征在于，所述ICCD（6）为PI-MAX型ICCD，所述控制器（7）为ST-133控制器。
3.根据权利要求1所述的基于ICCD的高场电致发光测量装置，其特征在于，所述样品室（1）为两端封闭的圆筒状结构，所述样品室上设有进气口（9）和出气口（10）。
4.根据权利要求1所述的基于ICCD的高场电致发光测量装置，其特征在于，所述样品室（1）上还设有三个观察窗口（12），所述观察窗口上安装有透射率超过90%的石英玻璃。
5.根据权利要求1所述的基于ICCD的高场电致发光测量装置，其特征在于，所述样品室（1）上还设有检测其内部气压的气压表（13）。
6.根据权利要求3所述的基于ICCD的高场电致发光测量装置，其特征在于，所述进气口（9）处安装有进气阀门，所述出气口（10）处安装有真空泵。
7.根据权利要求1所述的基于ICCD的高场电致发光测量装置，其特征在于，所述温控装置是由PID控制器（14）、继电器（15）和加热棒（16）依次电性连接构成的，所述控制器还电性连接有温度传感器（19）。
8.根据权利要求1所述的基于ICCD的高场电致发光测量装置，其特征在于，所述电极（2）是由支架（17）、固定在支架上的圆筒电极（18）、位于圆筒电极侧表面上用于挤压固定绝缘聚合物的圆环电极（20）以及驱动圆环电极向圆筒电极挤压绝缘聚合物的带有弹簧（21）的聚四氟乙烯挡板（11）共同组成的。
9.根据权利要求4所述的基于ICCD的高场电致发光测量装置，其特征在于，所述三个观察窗口中的一个与具有自动调焦功能的镜头对接，用于采集图像，另外两个备用。
10.根据权利要求7所述的基于ICCD的高场电致发光测量装置，其特征在于，所述加热棒（16）和温度传感器（19）都插入圆筒电极内，且加热棒的位置要远离绝缘聚合物，温度传感器的位置靠近绝缘聚合物。
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